Можно ли снизить стоимость и сохранить качество одновременно? Можно!
Сегодня шаровые краны используются в быту и промышленности повсеместно. Но что это такое? Разберемся с терминами. Шаровой кран представляет собой корпус, в котором помещается подвижный запирающий элемент в форме шара. Корпус может быть любой формы и размера в зависимости от его назначения, а подвижный элемент – одинаков: это шар, обрезанный с двух противоположных сторон и закрепленный в седлах (уплотнительных кольцах). В шаре также есть сквозное отверстие, через которое и проходит поток жидкости или газа. Чтобы открыть или остановить подачу рабочей среды, необходимо повернуть ручку крана на 90 градусов, посредством чего шаровой элемент устанавливается в нужное положение.
Каждый день, открывая и закрывая кран, мы поворачиваем этот самый шар, от которого зависит возможность подачи или перекрытия воды без протеканий. Именно эта деталь стала центральным объектом исследований ученых кафедры «Автоматизация механосборочного производства» ЮУрГУ. Работа началась в 2004 году.
Для повышения конкурентоспособности авторской оригинальной конструкции кранов ученые разработали новую технологию производства биметаллического (двухслойного) шара, которая позволяла сэкономить на материале, не снижая при этом качества изделия. Они сохранили, но сделали очень тонкой наружную поверхность шаровой детали, выполнив ее из коррозионно-стойкой стали. Внутренний слой сделали из обычной, дешевой углеродистой стали. Благодаря этому деталь сохраняла прочностные и жесткостные свойства, но при этом становилась в разы дешевле. Но это было только начало.
Руководитель проекта, директор ПГ «УралАрм» Владимир Андрианов познакомился с биметаллическими конструкциями ещё будучи студентом факультета «Двигатели, приборы, автоматы» ЧПИ – тогда они применялись только в ракетостроении и стоили дорого, так как изготавливались с помощью особых технологий, о внедрении которых в производство гражданской продукции никто даже не думал.
Однако в 90-е годы пришлось в корне менять сложившиеся принципы работы в соответствии с требованиями рыночной системы. Тогда ученые Челябинского государственного технического университета (так ЮУрГУ назывался в то время), в том числе и Владимир Николаевич, начали разработку дешевого способа создания биметаллических материалов для решения потребительских задач.
К концу 90-х шаровые краны уже стали очень популярны. Правда, выполняли они только запорную функцию, что не позволяло регулировать поток пропускаемой через кран рабочей среды. Для этого необходимо поворачивать шаровой элемент частично. Но тогда «оголялись» седла, которые изготовлялись из фторопласта или тефлона. В промежуточном положении шара эти мягкие материалы буквально вымывались частицами, содержащимися в рабочей среде, например водопроводной воде, которая, как известно, не отличается чистотой. Из-за этого нарушалась герметичность затвора – и кран выходил из строя.
Тогда-то и встал вопрос: как придать шаровым кранам регулирующую функцию? Над этой задачей вот уже не первое десятилетие бьются арматуростроители всего мира. Однако пока никому так и не удалось найти хорошего решения в конструкциях кранов с одним затвором. А вот у челябинских ученых возникла интересная идея: создать двойной шаровой затвор. Они предложили поместить в основную шаровую деталь еще один элемент в форме полого соосного шара. Именно он и должен был регулировать поток. А наружный шар либо в открытом, либо в полностью закрытом положении при этом защищает мягкие уплотнения, не давая им выходить из строя на протяжении всего срока службы крана. При таком устройстве шарового затвора пропускная способность крана более чем вдвое выше, чем у лучших мировых аналогов. Полнопроходность затвора также позволяет чистить трубопроводы, не демонтируя кран.
Шаг в копилку технического развития цивилизации
Применение двойного шарового затвора, выполненного по уникальной технологии, возможно не только в быту. Да это и не было главной задачей. Ученые изначально нацеливались на более крупные масштабы. Тепло-, газоснабжение, нефтяная промышленность, производство мобильных жидкосодержащих систем – новая разработка будет востребована везде.
– Представьте себе пожарных, которым необходимо мгновенно открывать и перекрывать или очень быстро дозировать поток воды, направляя его на очаг возгорания, – объясняет Владимир Андрианов. – От пропускной способности системы пожаротушения и простоты ее работы зависят жизни людей. Запорно-регулирующий шаровой кран позволяет в минимальный срок подавать воду и повторно быстро заправлять пожарную машину.
И наоборот, бывает, что заполняемая емкость переполняется из-за того, что не удалось вовремя остановить поток, и жидкость расходуется зря. Регулирующий кран безо всяких сложных систем позволяет снижать напор потока по мере заполнения емкости, а это значит – снова экономия.
Разработка конструкции уже реализована в различных модификациях. Это может быть кран, который управляется вручную, – для потребителей холодной и горячей воды в квартирах. Второй вариант – это регулирование при помощи электропривода, востребованное в промышленности, в области ресурсосберегающих технологий.
Одна из наиболее распространенных тенденций сегодня – так называемые «умные дома». В них также могут применяться шаровые запорно-регулирующие краны. В этом случае они становятся основным исполнительным элементом: обеспечивают подачу, например, горячей воды в батареи в зависимости от того, насколько стало холодно на улице и какая температура комфортна для потребителя. В данном случае кран с двойным шаровым затвором дополняется электроприводом, который позволяет осуществлять регулирование автоматически.Еще одно преимущество новинки – компактность. Запорно-регулирующие шаровые краны с двумя затворами позволяют заменить целую систему из двух-трех последовательно соединенных между собой элементов. Владимир Андрианов называет это шагом в копилку технического развития цивилизации:
– Сегодня всё стремится к упрощению и минимизации. Так и мы, в данном случае, через маленький кусок железа можем пропустить очень много жидкости. Ведь шаровые краны используются не только в быту, в домашних условиях, но и на промышленном производстве, где работают огромные конструкции, отдельные элементы которых – больше роста человека. Уменьшение габаритов и упрощение монтажа трубопроводных систем тоже позволяет достичь значительной экономии.
Выход на мировой рынок
Но просто создать новинку, пусть и не имеющую конструктивных аналогов в мировом производстве, мало – необходимо довести до потребителя. Так ученому Владимиру Андрианову пришлось осваивать основы администрирования и заниматься продвижением нового продукта. Став директором ПГ «УралАрм», он начал налаживать связи с другими предприятиями. Сначала с российскими: ОАО «Радиозавод» (Кыштым), ООО «Сферо-инструментальный центр» на базе завода имени Колющенко и другими. Но главной целью было продвижение уникальной конструкции на мировом рынке. Однако в свете внешнеполитических событий последних месяцев сотрудничать с европейскими или американскими производителями оказалось крайне затруднительно. Зато радушно распахнул двери рынок Китая.
Сотрудничество с азиатскими производителями выгодно по многим причинам. Они готовы взяться за производство той или иной разработки и вложить в это все имеющиеся у них ресурсы, если увидят действительно стоящую идею.
– Таким образом, они удовлетворяют свои интересы, а мы получаем в достаточном количестве недостающие детали, – продолжает Владимир Николаевич. – Дело в том, что сейчас в России невозможно на современном технологическом уровне изготовить некоторые элементы, необходимые для шарового крана, например, корпус. Изделия промышленного типа в больших количествах в нашей стране просто не производятся. Для этого нет технологии миллионных тиражей, которая позволила бы выпускать их массово, но дешево. А в Китае она есть.
Кстати, в советское время дело обстояло совсем по-другому: страна насыщала свой внутренний рынок и производила промышленные изделия в огромных количествах. Когда же в Россию хлынул поток импортных товаров, средства производства просто перестали выпускать.
Сегодня эта проблема решаема. Договоренности с предприятиями Китая позволят наладить производство недостающих деталей в необходимом количестве. Окончательная сборка крана будет осуществляться в России. А ученые в это время смогут спокойно заниматься исследовательской работой, продолжая совершенствовать изделие и внедрять новые инновации.
– Нам нужно чтобы наше изобретение работало и приносило пользу, и мы смогли бы занять позиции на мировом рынке, взаимодействуя с теми, кто готов платить нам за научно-исследовательскую работу, а производственные процессы поручать кому-то другому, – описывает Владимир Андрианов свое видение ситуации.
В начале октября в ходе делового визита на VII Петербургский международный инновационный форум и XVIII Международную выставку «Российский промышленник – 2014» подписано соглашение о сотрудничестве ООО «ПГ “УралАрм”» с ООО «Завод деталей трубопроводов “Реком”» (Санкт-Петербург) и намерении совместного производства нового поколения запорно-регулирующих шаровых кранов в северо-западном регионе страны. На данный момент у ПГ «УралАрм» также есть ряд договоренностей с китайской стороной. В планах на ближайшее будущее – участие в международной инновационной конференции в Шанхае и подписание конкретных договоров.