Пробковий кран

Изобретение относится к пробковым натяжным кранам, а именно к кранам с поворотными коническими пробками, которые устанавливают на трубопроводах, резервуарах и установках, предназначенных для получения, перекачки и хранения высокочистых жидких сред, применяемых в фармацевтической, пищевой и медикобиологической промышленности. Известны пробковые краны общепромышленного назначения, детали которых (корпус и поворотную пробку) изготавливают из латуни, чугуна или стали [1, 2]. Технические требования, предъявляемые к материалам, из которых изготавливают детали крана, контактирующие с жидкими средами высокой чистоты для применения в фармацевтической, пищевой или медикобиологической областях, предусматривают отсутствие химического взаимодействия между материалом и жидкостью, а также попадания в нее продуктов коррозии или износа, приводящего к загрязнению жидкости. При этом должно быть обеспечено надежное герметичное соединение подвижных частей крана, отсутствие задиров и схва тывания между поверхностями трения в процессе работы. Перечисленные выше материалы, из которых изготавливают известные краны, не удовлетворяют указанным требованиям по следующим причинам: латунь содержит вредные легирующие элементы, попадание которых в высокочистую жидкую среду недопустимо, при этом материал имеет низкую износостойкость, что приводит к загрязнению жидкости продуктами износа в процессе работы крана; чугун имеет недостаточную коррозионную стойкость, что также приводит к загрязнению жидкости продуктами коррозии и к быстрому выходу крана из строя. Использование нержавеющей стали для деталей крана не позволяет получить надежное герметичное соединение конической пробки с седловой поверхностью корпуса вследствие плохой обрабатываемости материала, а также по причине задиров и схватывания в узле трения. К перечисленным недостаткам следует добавить, что эксплуатация известных пробковых кранов предусматривает использование масляной смазки, применение которой в условиях контакта с особо чистой жидкой средой не допускается техническими требованиями. Известен конусный натяжной муфтовый кран (ГОСТ 22508)[1], который состоит из корпуса и поворотной пробки. К недостаткам этого крана относятся, во-первых, то, что детали крана (корпус и пробка) изготавливают из латуни ЛС 59-1, в состав которой входит свинец, вследствие чего не допустим контакт высокочистой жидкой среды с деталями из этого сплава. Во-вторых, из-за низкой износостойкости латуни кран имеет недостаточную долговечность и надежность, причем продукты износа загрязняют окружающую жидкую среду. По указанным причинам известный кран из латуни нельзя применять для эксплуатации в жидкой среде особой чистоты, применяемой в фармацевтической, пищевой и медикобиологической промышленности. В данном техническом решении поставлена задача не изменяя конструкции повысить надежность и долговечность работы крана, а также заменить латунь, из которой изготавливают корпус и пробку, на материалы, которые допускают контакт с высокочистой жидкой средой, применяемой в фармацевтической, пищевой и медикобиологической промышленности, позволяют работать без масленой смазки и при этом обеспечивают надежную герметичность подвижного соединения. Положительный технический результат достигается благодаря тому, что корпус крана изготавливают из нержавеющей стали пищевой марки, например, 12Х18Н10Т, а пробку - из алюминия пищевой марки, например, АК7П или титанового сплава пищевой марки, причем на конической поверхности пробки, сопряженной с седловой поверхностью корпуса, образуют керамическое покрытие путем микродугового оксидирования. Покрытие затем подвергают механической доводке (притирке). Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом состоит в следующем. Пробковый поворотный кран содержит корпус и соединенную с ним поворотную пробку. Конусная поверхность пробки сопряжена с седловой поверхностью корпуса, образуя подвижное герметичное соединение. Пробка имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси, открывая или перекрывая поток жидкости через выходное отверстие. Существенными отличительными от прототипа признаками предполагаемого изобретения является то, что корпус крана изготовлен из нержавеющей стали пищевых марок, а пробка - из алюминиевых или титановых сплавов пищевых марок, причем ее конусная поверхность, сопряженная с седловой поверхностью корпуса, имеет керамическое покрытие. Использование указанных материалов (вместо латуни, чугуна или стали в известных кранах) позволяет: 1) свести к минимуму химическое взаимодействие деталей крана с высокочистой жидкостью, которая проходит через кран; 2) обеспечить хорошую прирабатываемость рабочих поверхностей корпуса крана и пробки, а также существенно повысить их износостойкость, что сводит к минимуму попадание в жидкость продуктов износа и обеспечивает высокую долговечность крана; 3) обеспечить надежную работу крана без использования масленых смазок - источника загрязнений жидкости. Оксидное покрытие на рабочей поверхности пробки обладает высокой износостойкостью, коррозийной стойкостью, является химически нейтральным по отношению к высокочистой жидкой среде, не содержит в себе примесей и легирующи х элементов, которые не допускают контакт с рабочей жидкостью, позволяет создавать и сохранять длительное время надежное герметическое соединение пробки со стальным корпусом. При этом не требуется наличие масляных смазок между тр ущимися поверхностями. Использование указанных материалов для деталей крана, работающего в жидкой среде высокой чистоты, улучшает его эксплуатационные характеристики и обеспечивает существенное повышение надежности и долговечности работы по отношению к прототипу. Таким образом, существенные признаки предлагаемого изобретения обеспечивают получение технического результата, заключающегося в возможности надежной и долговременной эксплуатации крана в системах с высокочистыми жидкими средами, применяемых, например, в фармацевтической, пищевой и медикобиологической отраслях промышленности, без риска их загрязнения.