В АО «МосЦКБА» в рамках научно-исследовательской работы по теме: «Исследование передовых мировых тематических решений в области производства и эксплуатации трубопроводной арматуры из полимерных композиционных материалов» разработана принципиально новая конструкция шаровых кранов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) DN50-200 номинальным давлением до 2,5 МПа.
Реализованные в конструкции технические решения, не имеющие аналогов в мировом арматуростроении, защищены патентом на изобретение RU 2588337.
Конструкция шарового крана из ПКМ содержит 5 инноваций:
1. Разборной корпус, состоящий из нескольких простых элементов, соединенных с помощью бугельного соединения. Уникальная конструкция корпуса позволила, не смотря на отказ от крепежных деталей, выполнить кран разборным (ремонтопригодным).
2. Механизм уплотнения шаровой пробки. Управление седлами крана позволило обеспечить их поджим к поверхности шаровой пробки только в конечный момент закрытия крана. Благодаря этому в кране создана уникальная возможность управлять силой прижатия седла к запорному органу, подобно тому как это обеспечено у задвижки или клапана, поэтому при необходимости кран может быть закрыт «посильнее». Использование механизма уплотнения шаровой пробки позволяет обеспечить герметичность в затворе по классу «А» при минимальном усилии на рукоятке.
3. Специальная конструкция сальника с использованием быстроразъемного байонетного соединения. Конструкция сальника позволяет оператору в течение нескольких минут произвести замену вышедшего из строя уплотнения шпинделя новым.
4. Многофункциональная рукоятка. Кроме основной функции рукоятка дополнительно выполняет роль ограничителя поворота пробки крана, гаечного ключа, приспособления для перемещения шпинделя и позволяет оператору при отсутствии специального инструмента в течение нескольких минут произвести замену сальникового уплотнения новым.
5. Утапливаемый шпиндель. Обеспечен свободный доступ к сальниковому уплотнению шпинделя при его замене.
АО «МосЦКБА» разработало конструкторскую документацию на опытный образец шарового крана DN50 PN25. Кран предназначен для эксплуатации на агрессивных рабочих средах с температурой до + 120° C, при температуре окружающей среды от минус 60 до +45° C, герметичность в затворе — класс А.
По заказу АО «МосЦКБА» специалистами СП ЗАО «Би Питрон» с помощью программного комплекса Digimat-MF проведен проверочный расчет деталей и узлов шарового крана, в результате чего подтверждена его работоспособность при давлении 2,5 МПа и температуре рабочей среды +120° С.
На опытном образце шарового крана планируется отработать все новые конструктивные решения и затем распространить их на всю номенклатурную линейку ряда шаровых кранов от DN50 до DN500.
Основными преимуществами шаровых кранов из ПКМ являются:
— коррозионная стойкость композитов (в разы выше стойкости металлов);
— высокая абразивная устойчивость;
— отсутствие необходимости мех. обработка после литья, детали готовы к сборке сразу после остывания;
— низкий вес (в 3-5 раз меньше стальной);
— ремонтопригодность, кран может быть разобран и снова собран;
— низкий момент при управлении;
— увеличенный ресурс уплотнений седел;
— возможность управлять силой прижатия седел к пробке;
— быстрое восстановление работоспособности крана благодаря возможности замены сальникового уплотнения шпинделя в течение нескольких минут;
— удобство обслуживания крана с помощью универсальной рукоятки;
— удобство при замене уплотнения сальника за счет утапливаемого шпинделя.
В настоящее время АО «МосЦКБА» ищет партнеров для освоения серийного производства инновационных шаровых кранов из ПКМ.