Восстановление экономики Европы после войны потребовало значительных объемов нефтепродуктов, для перекачки которых начали использовать трубопроводы больших диаметров, и возникла необходимость в новых моделях клапанов. Благоприятные возможности управления потоком с помощью осесимметричного запора позволили компании Mokveld более 60 лет назад изготовить удачную модель клапана регулирования потока передвижением запирающего элемента вдоль трубопровода. Для привода цилиндрического запорного элемента использовали самую простую передачу из двух зубчатых реек, двигающихся под прямым углом друг к другу. Однако простая на первый взгляд конструкция потребовала материалов особой прочности и специальных станков высокой точности, а также сложного уплотнительного устройства для линейного движения штока привода вертикальной рейки. Новый тип клапана потребовал новую форму литого корпуса, который получился неразборным, сложным, с большими затратами времени и средств на отливку и обработку. Тщательная отработка технологии изготовления клапанов осевого потока позволила компании Mokveld занять монопольную позицию в мире арматуры на десятилетия, сделала эти клапаны образцом качества и надежности для нефтяных гигантов, включая российские компании, тем более, что других моделей в то время не было.
Недостатки зубчатого привода и сложность изготовления корпуса заставили многих изобретателей разрабатывать новые модели клапанов осевого потока с различными типами приводов и сборными корпусами. Но только после 2010 года английская компания Goodwin разработала и запустила в промышленное производство новую модель клапана осевого потока, в котором заменила зубчатые рейки скольжения на привод качения — «рейка-шестерня-рейка», что сделало производство клапанов проще и уменьшило требуемое усилие привода. Другим принципиальным новшеством стал сборный корпус из трех частей, которые можно изготавливать не только отливкой, но и штамповкой и ковкой, что снизило затраты времени и средств на производство и повысило надежность клапана, хотя и требует дополнительного времени на сборку.
Обе модели клапанов для техобслуживания или ремонта необходимо снимать с трубопровода для доставки в цех, а на их место ставить другие, и это увеличивает время ремонта и эксплуатационные затраты.
Возникает вопрос: можно ли в клапан осевого потока вставить осевой привод для движения перекрывающего элемента? Да, можно и даже нужно. При этом все элементы привода находятся на одной прямой линии с вращением относительно друг друга, что требует минимальных усилий привода и простого уплотнения сальника приводного штока. А что с корпусом, основной частью клапана для надежного соединения участков трубопровода? Он состоит из трех частей: основная часть, осесимметричная обтекаемая втулка для крепления триммера и движения внутри него запорного элемента с помощью осевого привода и крышка с пилоном для крепления обтекаемой втулки и закрытия бокового отверстия основной части клапана. Корпус и втулку можно изготавливать литьем, штамповкой или поковкой (для особо прочных изделий). Также крышку можно изготовлять прокатом. Такая конструкция позволяет проводить техобслуживание и ремонт внутренних элементов (перекрывающего поршня и триммера, привода, уплотнительных элементов и проч.) без вытаскивания всего клапана с трубопровода, а только снимая крышку для замены изнашивающихся частей на приготовленные и заранее проработанные в цехе.
Клапан запорно-регулирующий осесимметричный с осевым приводом работает следующим образом (см. рисунок):
- в открытом положении поршень находится в триммере (6) внутри втулки, через полость (А) поток рабочей среды проходит осесимметрично между обтекаемой втулкой (5) и внутренней поверхностью корпуса (1) и съемной крышки (3). Поршень (7) за счет разгружающих отверстий (8) разгружен, давление в полостях (А) и (Б) выровнено, соответственно, нагрузка на привод минимальная;
- для закрытия клапана вал привода (10) вращается, винтовая насадка через карданное соединение перемещает поршень (9) до упора в уплотнение седла (14), герметично отсекает полость (А) от полости (Б), с помощью уплотнений (19), (15) и (11). Рабочее давление среды в закрытом положении действует через прорези триммера на боковые поверхности поршня, поэтому сопротивление его открытию минимально;
- для ремонта, техобслуживания уплотнений, контроля состояния пары «триммер-поршень» необходимо установить поршень в положение «открыто», винтовая насадка (16) войдет в центрирующую трубку (17). После этого нужно освободить стопорное кольцо (20) вала снаружи изогнутой входной части клапана, выкрутить вал из винтовой насадки карданного соединения с поршнем и вытащить его из уплотнения втулки (11) и уплотнения корпуса клапана (12). После этого откручиваются болты крепления крышки с пилоном и втулкой. Триммер (6), устанавливаемый торцом вплотную к поверхности кольцевого посадочного седла (14), скользит по ней при разъединении крышки с корпусом. Таким образом, отработавший плановый срок узел меняют на новый, готовый к замене.
Приглашаю всех конструкторов арматуры, эксплуатационников и заинтересованных в разработке нашей простой и надежной модели клапана осевого потока принять участие в обсуждении предлагаемой конструкции, чтобы не только производить, но продавать за границу арматуру российского производства. Это и будет действительное импортозамещение.
Хотя кому нужен простой, недорогой в производстве клапан, на котором не получить хороший откат или «комплимент». Боюсь, что все останется только в мечтах.
