Моя жизнь и арматура - Олег Шпаков
Почему бы не попробовать изготовить деталь задвижки из папье-маше? Я решил сделать модель клина величиной в одну двадцатую от размеров реального изделия. Вывернул из патрона в ванной комнате электрическую лампочку и начал наклеивать на нее слой за слоем заготовки из газетной бумаги с нанесенным клеем. Так были изготовлены две детали, соответствующие штампованным днищам. Полусферические заготовки обрезал по окружности, начерченной при помощи стакана. В одной из заготовок вырезал отверстие, в которое вклеил вторую половину. После высыхания модель клина положил на два карандаша, имитирующие направляющие в корпусе задвижки, и нажал на центр модели. Модель сразу деформировалась, верхняя часть клина выгнулась по направлению нагружения, и стало понятно, почему возникли задиры. Острые кромки наплавки на клине, которые были гораздо тверже наплавки на корпусе, оставили глубокие канавки в верхней части седла.
Деформированный клин с частью патрубка задвижки
Клин после доработки
На следующий день мы пришли в контору нефтяной компании и рассказали о причинах возникновения дефектов. Главный инженер и главный конструктор завода сообщили о решении перейти на комплектацию задвижек сплошными жесткими клиньями. Руководитель пуско-наладочного управления спросил, согласна ли головная организация с предложенным решением. Я высказался против предложения, заявив, что заводу не удастся добиться герметичности задвижек с жестким клином, и сообщил о решении добавить в конструкцию клина дополнительную деталь, увеличив его жесткость, но сохранив при этом эластичность. Такое решение существенно облегчало работу завода по доработке поставленной продукции. Поскольку причина неисправности и решение по доработке были найдены, можно было возвращаться домой. Так подсказка из детства помогла быстро решить возникшую проблему. По возвращении в Ленинград я был удивлен, обнаружив в почте главного инженера письмо-заявку в Комитет по изобретениям на найденное мной техническое решение. Авторами заявки числились М. Полторанин, А. Яковлев, В. Айриев и С. Махмутов. Я поморщился, но подписал письмо. Комитет по изобретениям прислал отказ. Задвижка новой конструкции была в несколько раз дешевле и вдвое легче по сравнению с импортными, что позволяло ее транспортировку вертолетами. Она нравилась нефтяникам.
Конструкцией обратного затвора пришлось заниматься несколько лет. Затвор изготовили из листов проката толщиной 50 миллиметров, и, как показали последующие события, конструкция получилась недостаточно жесткой. По иронии судьбы авторы назвали конструкцию «безударный клапан». Первый звонок прозвенел, когда заказчики решили испытать закрытый затвор давлением сжатого воздуха. Диск заклинило в седле, и при повышении давления на открытие он открылся при давлении около 40 атмосфер с хлопком, похожим на взрыв. Это, однако, никого не насторожило. Затворы, полученные с завода, установили в подземный газопровод. При пуске первых участков газопровода выяснилось, что не открываются многие затворы. Мингазпром решил демонтировать все и передать для исправления Минхиммашу. Чтобы не отправлять арматуру в Казахстан, Главпромарматура распорядилась произвести ремонт в Пензе. Однако «Пензтяжпромарматура» исправить затворы не смогла. Тем временем на газоперекачивающей станции близ Тольятти произошла авария с человеческими жертвами. Члены Государственной межведомственной комиссии, несмотря на возражения представителей Минхиммаша, Усть-Каменогорского завода и ЦКБА, решили, что причиной аварии стало разрушение обратного затвора. Прокуратура страны начала проверку причин аварии. Минхиммаш был готов назначить виноватым меня. На мое счастье, судебный следователь оказался специалистом по взрывам. Он съездил на место аварии и сделал вывод о непричастности затвора к аварии.
Стало ясно, что нужен проект надежного обратного затвора. Проектированием нового затвора я занялся в гостинице Усть-Каменогорска в выходные дни. Я находился там в командировке по вызову заместителя начальника Главпромарматуры С. Бобовича. Он спасал план, а я был ему нужен для оперативного решения по отклонениям от документации. Я купил школьную тетрадь в клеточку, принес с завода логарифмическую линейку и циркуль. Начал с выбора конструктивной схемы. Наиболее распространенными были обратные затворы конструкции с размещением оси поворота диска вне проходной части. Такую арматуру изготавливает Благовещенский арматурный завод. Проектант «Гипронефтемаш» назвал их «клапан обратный поворотный (КОП)», и это неправильное название получило широкое распространение. С размещением оси в плоскости проточной части широко используются обратные затворы «Пензтяжпромарматуры». Они обладают, по крайней мере, двумя существенными недостатками.
Их уплотнительные поверхности без перепада давления в трубопроводе не соприкасаются. Диск уравновешивается грузом, расположенным напротив диска относительно оси. В затворах с повышенным рабочим давлением существенно загромождается проход. По замыслу конструкторов противовес должен прилегать к внутренней поверхности трубы, однако этого никогда не происходит. Под действием потока диск постоянно колеблется при колебаниях давления, а при перемене направления движения среды с ударом приходит в соприкосновение с седлом.
Затвор обратный «Пензтяжпромарматуры»
Кинематическая схема с расположением оси ниже осевой линии трубопровода была предложена Алексинским объединением «Тяжпромарматура» и лишена указанных недостатков. В открытом положении диск неподвижен, поскольку лежит на упорах корпуса. В закрытом положении уплотнительные поверхности диска и корпуса соприкасаются.
Затвор обратный по схеме Алексина
Я выбрал конструктивную схему Алексина. Следующим шагом был выбор угла конусности уплотнений. Надо было исключить заклинивание, для чего угол трения в уплотнении должен быть не менее угла самоторможения, а корпус — иметь достаточную жесткость. Угол между осью трубопровода и образующей уплотнительной поверхностью я принял 8 градусов. Ось поворота разместил на ближайшем расстоянии от оси проточной части — в зоне, образованной перпендикулярами, восстановленными из точек выхода диска с уплотнительной поверхности седла. Теперь предстояло рассчитать вес груза таким образом,
