Запорный орган для шарового крана

Полезная модель относится к запорной и регулирующей трубопроводной арматуре для транспортировки газа, нефти, нефтепродуктов, густых веществ, воды, пара, продуктов химической и нефтехимической промышленности, а также других жидкостей, преимущественно для вязких, коррозионных, эрозионных, абразивных сред и в условиях повышенного кавитационного износа. Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение высокой теплостойкости и прочностных характеристик. Технический результат достигается тем, что в запорном органе для шарового крана, содержащем сферическую пробку со сквозным цилиндрическим отверстием, изготовленную из алюминиевого сплава, чугуна или стали с покрытием, покрытие состоит из нижнего слоя из нитрида титана легированного алюминием и верхнего слоя из нитрида кремния.

Полезная модель относится к запорной и регулирующей трубопроводной арматуре для транспортировки газа, нефти, нефтепродуктов, густых веществ, воды, пара, продуктов химической и нефтехимической промышленности, а также других жидкостей, преимущественно для вязких, коррозионных, эрозионных, абразивных сред и в условиях повышенного кавитационного износа.

Работоспособность шаровых кранов определяется, прежде всего, качеством перекачиваемой по трубопроводам среды и физико-химическими свойствами материалов из которых изготовлены эти краны.

Главными элементами, определяющими работоспособность шарового крана, является его запорный орган (пробка) и уплотняющий элемент - седло. В подавляющем большинстве случаев запорные органы изготавливаются из конструкционных углеродистых сталей, а седло из полимерного материала.

Известны защитные покрытия на деталях запорной арматуры, например, гальванические (см. МПК С23С 28/00 описание изобретения к патенту 2142520 Российской Федерации опубл. 10.12.1999 г.)

Недостатком гальванических покрытий является то, что они имеют малую толщину и обладают недостаточной твердостью и износостойкостью.

Известен затвор шарового крана, имеющий сферическую поверхность, выполненную с покрытием, включающим в себя карбиды хрома (Cr₃C₂) на связке из сплав NiCr, при этом содержание материала связки покрытия лежит в пределах от 15 до 35 вес.% (см. МПК F16K 5/06 описание полезной модели к патенту 53398 Российской Федерации, опубл. 10.05.2006 г.).

Недостатком такого покрытия является то, что данное покрытие наносится ионно-плазменным методом, который не обеспечивает равномерность покрытия и таким образом прочностные характеристики.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является запорный орган для шарового крана, содержащий сферическую пробку, со сквозным цилиндрическим отверстием, изготовленную из алюминиевого сплава, чугуна или стали с алюминиевым покрытием, на сферической поверхности которого сформировано защитное покрытие Al₂ O₃ с переменным по толщине фазовым составом покрытия, в котором содержание -фазы Al₂O₃ возрастает в направлении от наружных к внутренним слоям (см. МПК F16K 5/06 описание полезной модели к патенту 67218 Российской Федерации, опубл. 10.10.2007 г.).

Недостатками известного устройства являются наличие между основанием и покрытием промежуточной подложки на основе алюминия, что снижает теплостойкость и все остальные свойства покрытия, а именно, коррозионную стойкость, износостойкость и пр.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение высокой теплостойкости и прочностных характеристик.

Сущность технического решения заключается в том, что в запорном органе для шарового крана, содержащем сферическую пробку со сквозным цилиндрическим отверстием, изготовленную из алюминиевого сплава, чугуна или стали с покрытием, покрытие состоит из нижнего слоя из нитрида титана легированного алюминием и верхнего слоя из нитрида кремния.

Покрытие из нитрида титана легированного алюминием обеспечивает теплостойкость и коррозионную стойкость, а нитрид кремния обеспечивает износостойкость, повышая тем самым прочностные характеристики запорного органа.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен шаровой кран в закрытом положении; на фиг.2 - шаровой кран в открытом состоянии; на фиг.3 - слои покрытия на поверхности сферической пробки.

Запорный орган для шарового крана содержит сферическую пробку 1 со сквозным цилиндрическим отверстием 2, изготовленную из алюминиевого сплава, чугуна или стали с покрытием, состоящим из нижнего слоя 3 из нитрида титана, легированного алюминием и верхнего слоя 4 из нитрида кремния (фиг.3).

Процесс нанесения слоев покрытия осуществляется известным методом магнетронного распыления, сущность которого заключается в том, что на поверхности катода-мишени магнетрона зажигается аномальный тлеющий разряд. Происходит процесс распыления мишени, в результате которого с ее поверхности вылетают металлические атомы соответствующие материалу мишени (титан, алюминий) и вторичные электроны. Металлические атомы перемещаются к поверхности запорного органа 1, выполненного в виде сферической пробки шарового крана, на которой происходит их послойное осаждение с формированием необходимой структуры покрытия, а именно вначале образуется слой 1, а при дальнейшем процессе и слой 2. При подаче на запорный орган отрицательного потенциала смещения ионы ускоряются в электрическом поле обрабатываемой детали и осуществляют бомбардировку поверхности растущего покрытия. Таким образом происходит формирование нанопокрытия, состоящего из двух слоев.

По сравнению с известными устройствами заявляемая полезная модель обеспечивает высокую теплостойкость, высокие прочностные характеристики, а также увеличивает ресурс работы шарового крана и надежность его работы.

Запорный орган для шарового крана, содержащий сферическую пробку со сквозным цилиндрическим отверстием, изготовленную из алюминиевого сплава, чугуна или стали с покрытием, отличающийся тем, что покрытие состоит из нижнего слоя из нитрида титана, легированного алюминием, и верхнего слоя из нитрида кремния.