Что делали люди древней цивилизации на своих акведуках, чтобы изменить направление и объем протекающей воды? Да просто перекрывали глиняный водовод такими же глиняными перегородками. Все было просто, надежно, наглядно и компактно. Идея перекрытия трубопроводов простым перемещением заслонки поперек потока осталась неизменной на протяжении тысячелетий, а техническое воплощение этого в настоящее время поражает разнообразием материалов, форм и сложностью конструкторских решений шиберных задвижек. Но сложная конструкция требует большого количества деталей, их сопряжения в статике и в динамике в разных плоскостях относительно друг друга, смазки скользящих поверхностей, что приводит к длинной технологической цепочке производства, трудностям технического обслуживания и значительным усилиям
механического привода.
Так, например, шиберная задвижка, сконструированная и изготовленная в соответствии с API 6D/ISO 14313 (рис. 1), состоит более чем из 30 разных деталей, плюс болтовое соединение частей корпуса и редуктора. Каждую из них надо изготовить различными инструментами на разных станках, части корпуса и редуктора разной формы отлить и обработать для последующего соединения всех деталей вместе. Такая сложная технологическая цепочка требует заблаговременного запаса всех деталей, чтобы нехватка любой из них не остановила весь конвейер сборки и не привела к срыву договорных поставок. Техническое обслуживание такой модели требует не только значительного времени, но и специального оборудования и обученных специалистов, а это уже забота эксплуатационников, и эти затраты влияют на выбор модели шиберной задвижки.
Что, например, делать с задвижками таких моделей, как чугунная 30ч6бр (31ч6бр, рис. 2) или стальная 30с41нж (рис. 3) и похожими на них в Персидском заливе, где мелкий, перетертый в муку песок пустыни прилипает на смазку открытого винта привода и на шток, превращаясь в абразивную смесь, и по итогу после каждой погрузки приходится менять набивку и сальники? А в п. Сабета при температуре -40°C после перехода танкера через штормовое Баренцево море, когда палуба с трубопроводами, переходным мостиком и арматурой превращается в ночной фантастический ледяной пейзаж? Надо каждый клапан перед открытием освободить ото льда так, чтобы не сломать маховик привода, винтовой шток отогреть острым паром, после чего опять же приходится менять набивку и сальники. В конце концов, при любых условиях приходится работать, открывать и закрывать все клапаны, при этом вспоминая конструкторов, работающих в кабинетах с кулерами, чашечкой кофе и кондиционерами, легендарными «добрыми морскими выражениями». Я это прошел на собственном опыте и хотел бы работать с простой, надежной арматурой.
Можно ли вернуться к первоначальной простоте конструкции и форме задвижки для удобства и надежности управления? Да. Первый шаг уже сделан на примере задвижки дисковой штуцерной ЗДШ65(50,100) — 210 (140,160,350) М (рис. 4), у которой корпус состоит всего из 2 одинаковых частей, которые можно изготавливать разными способами: литье, прокат, штамповка. Между ними простое кольцо, внутри которого поворачивается задвижка и зубчатый привод поворота с рычагом. Такая конструкция по весу легче в разы, технологическая цепочка короткая, а минимум деталей делает сборку на конвейере простой и быстрой с минимальными сбоями ритма.
Возможно, это и есть идеал, который надо принять с благодарностью судьбе и пользоваться им вечно. Но идеал — это тогда, когда уже отнять будет нечего, а функция объекта при этом сохранится с лучшими характеристиками. Так, соединение частей корпуса через кольцо требует дополнительного уплотнения, что повышает возможность нарушения герметичности в месте соединения, а на изготовление самого кольца также нужны время, материал, инструменты и станки. Для зубчатого привода нужны уже не только время, но и специальный инструмент для изготовления и технология сборки узла, соединения с корпусом, смазка, возможны заклинивание при эксплуатации и дополнительные затраты на техобслуживание.
Предлагаемая модель задвижки с поворотным шибером (рис. 5) ближе к идеалу, но нет предела совершенству…
Вся конструкция — это всего лишь две простых одинаковых части корпуса с отверстиями для трубопровода и вала поворота задвижки. Эти детали можно изготавливать литьем, штамповкой, прокатом, а для особо прочных ответственных участков — ковкой с упрочением металла корпуса задвижки до прочности толстостенных трубопроводов. Фланцевое соединение с широким плечом позволяет использовать любые уплотнения с их дублированием. Сам шибер (задвижка) изготавливается прокатом, штамповкой или ковкой точно по размеру внутренней полости корпуса, поэтому можно избежать дополнительной обработки, кроме шлифовки боковых поверхностей, скользящих по уплотнительным кольцам седел. Отверстие в шибере для вала поворота имеет зубчатую форму, в него свободно входит такая же зубчатая часть вала, что позволяет вручную собирать узел поворота при соединении частей корпуса и уплотнения концов вала, выходящих через соответствующие отверстия корпуса задвижки. Один конец вала можно использовать для механического привода, а второй — для ручного в аварийном режиме и указателя положения шибера. При повороте шибера из одного положения в другое его поверхность скользит по внутренней поверхности корпуса, что предотвращает попадание любых частичек мусора из рабочей среды в полость корпуса, не занятую шибером. При перемещении шибера рабочая среда перетекает внутри корпуса из одной части в другую по специальному каналу — по ребру шибера, не создавая сопротивления его движению. Короткая технологическая цепочка позволяет автоматизировать сборку задвижки простым устройством без участия людей. Отсутствие смазывающихся трущихся частей делает техническое обслуживание редким, без дополнительного оборудования и специальных навыков, а замену седел уплотнения можно делать на трубопроводе, разъединив части корпуса смещением труб.
Кто-то из руководителей арматурных компаний, прочитав эту статью с описанием и эскизом предлагаемой задвижки с поворотным шибером, захочет их делать. Не торопитесь: посмотрите внимательно на свою традиционную привычную продукцию, выпускаемую почти 100 лет без изменения конструкции в принципе, и подумайте, что вас ждет.
Новые задвижки будут в 3 раза легче существующих (даже с учетом механического привода), простая технология изготовления небольшого количества деталей задвижки и автоматическая сборка сделает их себестоимость в 5-10 раз меньше, что приведет к сокращению более, чем половины персонала. Первые покупатели этих задвижек больше никогда не обратятся вам для замены установленных, потому что срок службы в принципе не ограничен ничем, а смена уплотнений не займет много времени или средств.
Для сохранения доходов надо будет увеличить объем продаж, то есть значительно снизить цену изделий по сравнению с имеющимися, чтобы сделать ее привлекательной для большинства потребителей и убедить всех, что такая простая конструкция лучше прежней — сложной, громоздкой, ненадежной, требующей значительных затрат на техобслуживание и ремонт. И что в этом случае делать первым производителям уже новых задвижек? Им, в свою очередь, надо думать, а этого делать многие не хотят, некоторые не умеют, а другим просто ничего не надо. Это значит, что новое «всем по шиберу»?
Нет, жизнь продолжается, и мы будем двигаться вперед, чтобы производить в стране не «импортоповторение», а реальное импортозамещение российскими разработками.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя» № 6 (41) 2017
