Полиуретановые шары — это специализированные изделия сферической формы, изготавливаемые методом свободного литья из полиуретана. Они применяются в нефтегазовой, горно-обогатительной, пищевой и химической промышленности для очистки трубопроводов, просеивания сыпучих материалов, работы насосов и мельниц.
Материал, из которого изготавливаются шары, — полиуретан — обладает уникальным сочетанием свойств: высокой износостойкостью, эластичностью и прочностью. Полиуретан превышает по износостойкости сталь в пять раз, а плотность материала составляет от 0,9 до 1,2 г/см³.
Классификация полиуретановых шаров по твёрдости (Шор А)
Твёрдость полиуретановых шаров измеряется по шкале Шора А и напрямую определяет их эксплуатационные характеристики. Чем выше твёрдость, тем меньше деформация шара при прохождении через сужения, но тем выше и нагрузка на оборудование.
Таблица 1. Классификация полиуретановых шаров по твёрдости
| Категория | Твёрдость, Шор А | Цвет | Деформация по диаметру | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Особо мягкие (О) | 45–55 | Жёлтый | до 30% | Чувствительные сита, пищевая промышленность, тонкие порошки, первый запуск трубопроводов |
| Мягкие (М) | 55–65 | Зелёный | до 30% | Стандартные задачи очистки, большинство промышленных применений |
| Полутвёрдые (П) | 65–75 | Красный | до 20% | Абразивные материалы, тяжёлые условия эксплуатации, контакт с рудой и углём |
| Твёрдые (Т) | 75–95 | Чёрный | до 15% | Высокие нагрузки, ударные воздействия, мельницы, клапаны насосов |
Источник: отраслевая классификация производителей полиуретановых шаров
Цветовая маркировка — важный практический инструмент. Она позволяет оперативно определить твёрдость шара визуально, без использования измерительных приборов. Жёлтый, зелёный, красный и чёрный — эти цвета закреплены за каждой категорией твёрдости.
Типы полиуретановых шаров по назначению
По своему функциональному назначению полиуретановые шары делятся на несколько основных типов. Каждый тип решает конкретные производственные задачи.
Таблица 2. Типы полиуретановых шаров по назначению
| Тип | Основное применение | Особенности |
|---|---|---|
| Шары-очистители для трубопроводов | Очистка нефтепроводов от АСПО, вытеснение продукта и инородных предметов, разделение разносортных нефтепродуктов | Проходят сужения до 30% от D, 90° отводы с радиусом до одного D |
| Шары для очистки сит и грохотов | Очистка ячеек сит от застрявших частиц, волокон и мусора | Хаотичное движение при вибрации, располагаются между двумя ситами |
| Шары для мельниц (загрузочные) | Размол и шлифовка материалов, в т.ч. сыпучих продуктов в пищевой промышленности | С металлическим сердечником для дополнительной массы |
| Шары для клапанов насосов | Обратные клапаны, мембранные насосы (НСМ) | Обеспечивают герметичность, стойкость к абразиву |
| Шары-поплавки | Вентиляционные трубы судов, ёмкости | Сферическая форма, плавучесть |
Шары-очистители для трубопроводов — самый распространённый тип. Их основная задача — удаление асфальто-смоло-парафинистых отложений (АСПО) с внутренних стенок нефтепромысловых труб.При прохождении по трубопроводу шар вращается и равномерно изнашивается по периметру. Средний пробег шара при правильной эксплуатации составляет 200–400 км.
Шары для очистки сит и грохотов работают иначе. Они располагаются между двумя ситами на вибрационных установках. В процессе вибрации шары совершают хаотичные движения, ударяясь о сетку и прочищая отверстия от застрявших частиц.Диапазон диаметров таких шаров — от 18 до 120 мм.
Шары для мельниц и клапанов насосов часто изготавливаются с металлическим сердечником. Это увеличивает массу шара и позволяет эффективно выполнять ударные и размольные функции.
Конструктивные особенности: цельнолитые и с закладной
По конструкции полиуретановые шары делятся на два основных типа:
Цельнолитые шары полностью состоят из полиуретана. Они изготавливаются методом свободного литья в формы.Такой тип шаров применяется для очистки трубопроводов и сит, где важна эластичность и способность проходить через сужения.
Шары с закладным сердечником имеют внутри стальной или иной сердечник.Такие шары используются в мельницах для размола и шлифовки материалов, а также в качестве клапанов насосов. Металлический сердечник придаёт шару дополнительную массу и жёсткость.
Выбор между цельнолитым шаром и шаром с закладной определяется конкретной задачей: для очистки трубопроводов и сит достаточно цельнолитых шаров, для ударных и размольных работ требуются шары с сердечником.
Отрасли применения
Полиуретановые шары находят применение в нескольких ключевых отраслях промышленности:
Нефтегазовая промышленность. Шары-очистители используются для очистки внутренней поверхности нефтепромысловых труб от АСПО, вытеснения продукта и инородных предметов, разделения разносортных нефтепродуктов при последовательной перекачке.Шары способны проходить локальные сужения до 30% от внутреннего диаметра и 90-градусные отводы с радиусом поворота до одного D.
Горно-обогатительная промышленность. Шары для очистки сит грохотов применяются при грохочении и классификации сухих масс и взвесей в воде: песок, известняк, руды, шлаки, уголь, кокс.Срок службы полиуретановых сит увеличивается до 10 раз по сравнению с резиновыми и металлическими.
Пищевая и химическая промышленность. Особо мягкие шары (жёлтые, 45–55 Шор А) применяются для тонкого просеивания на чувствительных ситах и в пищевом производстве.Шары с металлическим сердечником используются для размола сыпучих продуктов.
Насосное оборудование. Полиуретановые шары применяются в качестве запчастей для мембранных насосов НСМ.
Преимущества полиуретановых шаров перед альтернативами
Таблица 3. Сравнение полиуретановых шаров с альтернативными материалами
| Параметр | Полиуретан | Резина | Металл | Пластик |
|---|---|---|---|---|
| Износостойкость | ★★★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★ |
| Эластичность, прохождение сужений | ★★★★★ | ★★★★★ | ☆ | ★★★ |
| Химическая стойкость | ★★★★ | ★★★ | ★★★★★ | ★★★ |
| Риск повреждения трубопровода | минимальный | минимальный | высокий | средний |
| Срок службы (пробег) | 200–400 км | 100–200 км | не применяется | 50–100 км |
Ключевые преимущества:
Износостойкость. Полиуретан превышает по износостойкости сталь в пять раз.Благодаря форме и материалу шар изнашивается равномерно по всей поверхности.
Способность проходить сужения. Шары проходят отверстия и сужения, составляющие 30% от внутреннего диаметра трубопровода, а также 90-градусные отводы.
Низкий риск застревания. Арматура, изгибы, сужения и прокладные кольца не являются препятствиями для шара и не нарушают его целостность.
Простота использования. Шары просты в изготовлении и применении, не требуют сложного обслуживания.
Как выбрать полиуретановый шар
Выбор полиуретанового шара определяется тремя основными параметрами:
1. По диаметру. Диапазон диаметров — от 5 до 313 мм, наиболее распространены шары диаметром 18–120 мм.Шар подбирается по фактическому внутреннему диаметру трубопровода с учётом состояния его стенок. Для постоянного использования диаметр шара рассчитывается по формуле: D<sub>вн.max</sub> × 1,01 ≤ D<sub>шара</sub> ≤ D<sub>вн.max</sub> × 1,10.
2. По твёрдости. Выбор твёрдости зависит от условий эксплуатации (см. Таблицу 1). Для первого запуска трубопровода рекомендуются особо мягкие шары.
3. По конструкции. Цельнолитые шары — для очистки трубопроводов и сит. Шары с закладным сердечником — для мельниц и клапанов насосов.
Таблица 4. Типовой размерный ряд полиуретановых шаров
| Диаметр, мм | Типовое применение |
|---|---|
| 18–40 | Мелкие сита, пищевая промышленность, точное просеивание |
| 40–50 | Грохоты, вибросита (стандартный размер) |
| 50–100 | Нефтепроводы, мельницы |
| 100–200 | Магистральные трубопроводы |
| 200–313 | Крупные нефтепроводы |
Полиуретановые шары — это эффективное и надёжное решение для очистки трубопроводов, сит и грохотов, а также для работы насосов и мельниц.
Благодаря высокой износостойкости, эластичности и способности проходить сужения, они значительно превосходят альтернативные материалы по сроку службы и эффективности.
Главное при выборе — правильно определить три параметра: диаметр, твёрдость по Шору А и конструкцию (цельнолитой или с закладной). Цветовая маркировка (жёлтый, зелёный, красный, чёрный) помогает быстро определить твёрдость шара и выбрать подходящий для конкретной задачи.
ПК «Полимер» (Новосибирск) изготавливает полиуретановые шары различных диаметров и твёрдости под заказ. Отгрузка по всей России.
