Введение
Клапаны осевого типа являются элементами запорной и регулирующей арматуры. Они применяются в различных сферах, связанных с транспортировкой жидких и газообразных рабочих сред. Широкое распространение осевые клапаны получили на магистральных нефтепроводах, нефтеперерабатывающих предприятиях, в газотранспортных и газодобывающих системах.
Названные устройства характеризуются компактностью, высокой производительностью и низким уровнем шума. Осевая конструкция позволяет предотвратить образование эрозии и избежать турбулентного потока рабочей среды.
В то же время подвижные сопряжения клапанов, в частности реечный механизм, подвержены повышенному трению, что отрицательно влияет на эксплуатационные свойства и срок службы изделий.
Наиболее эффективным решением этой задачи стало применение антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY.
Обслуживание клапанов осевого типа: проблемы и решения
Запорный элемент (поршень) клапана осевого типа приводится в движение реечной передачей, состоящей из расположенных под прямым углом косозубых реек – штока поршня и шпинделя (рис. 1).
Рис. 1. Реечный приводной механизм клапана осевого типа
Такая конструкция предполагает высокую точность изготовления и минимальный зазор между элементами зубчатой передачи.
Так как рейки работают в режиме скольжения при высоких нагрузках и повышенных потерях на трение, то для работы привода требуются значительные усилия. Силы трения, возникающие при эксплуатации клапана, вызывают упругую деформацию реек. Даже незначительное изменение геометрии зубьев может привести к серьезным последствиям, включая заклинивание передачи.
Для предотвращения негативных моментов при эксплуатации клапанов осевого типа необходимо применять такие смазочные материалы, которые бы выдерживали высокие контактные давления, возникающие между сопряженными поверхностями при низкой скорости их перемещения.
Традиционные пластичные смазки выдавливаются из зоны контакта. Остаточная граничная пленка слишком тонкая, поэтому недостаточно эффективно снижает трение.
Оптимальное решение проблемы – применение технологии твердой смазки, которую реализуют специальные покрытия с высокодисперсными частицами антифрикционных материалов.
Что представляют собой антифрикционные твердосмазочные покрытия?
Антифрикционные твердосмазочные покрытия – это группа материалов, которые представляют собой мелкодисперсные частицы твердых смазок, равномерно распределенные в специальных связующих веществах и растворителях.
При нанесении на поверхность растворители испаряются, а связующие компоненты полимеризуются. В результате образуется тонкая, но прочная пленка – своеобразная полимерная матрица, в ячейках которой расположены частицы твердосмазочных веществ. Она сглаживает микронеровности и улучшает скольжение сопряженных поверхностей (рис. 2).
Рис. 2. Антифрикционное твердосмазочное покрытие на поверхности детали
Антифрикционные твердосмазочные покрытия выдерживают значительные нагрузки (до 2500 МПа) и имеют очень малое сопротивление сдвигу, т.е. обеспечивают максимально низкий коэффициент трения (до 0,03).
В зависимости от типа твердой смазки покрытия могут работать в диапазоне температур от -200 до +600 ºС.
Покрытия MODENGY для реечного механизма
Специально для реечных механизмов различного оборудования российская компания "Моденжи" разработала антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY 1005. Оно наносится на рейки однократно и в течение всего срока службы устройств обеспечивает их защиту.
MODENGY 1005 изготовлено на основе дисульфида молибдена и графита. Оно работает в диапазоне температур -70...+255 °С, обеспечивает очень низкий коэффициент трения (от 0,03) и отличается высокой износостойкостью (280 тыс. циклов при испытании ASTM D2714).
На рис. 3 внешний вид детали реечного механизма с покрытием MODENGY 1005.
Рис. 3. Рейка клапана осевого типа с покрытием MODENGY 1005
Покрытие наносится на подготовленную поверхность методом распыления. Через 10 минут слой материала становится сухим на ощупь, что позволяет транспортировать обработанные детали без риска его повреждения.
Полное отверждение покрытия возможно только при нагреве до +130 ºС и выдержки деталей в течение 70 мин. При температуре +200 ºС время полимеризации сокращается до 40 минут.
Опытным путем установлено, что применение покрытия MODENGY 1005 снижает трение в зубчатом зацеплении в 3-5 раз. Это позволяет увеличить ресурс узла, повысить плавность хода и точность регулирования клапана.
Заключение
Покрытие MODENGY 1005 придает элементам реечной передачи, работающей в экстремальных условиях высоких нагрузок, необходимый комплекс триботехнических и защитных свойств.
Технология твердой смазки позволяет эффективно управлять трением, повышать ресурс и энергоэффективность клапанов осевого типа.