Вентили за врати. Устройство и принцип на действие

Вентилите включват заключващи устройства, при които проходът е блокиран от транслационното движение на портата в посока, перпендикулярна на потока на транспортираната среда. Вентилите се използват широко за блокиране на потока от газообразна или течна среда в тръбопроводи с номинални диаметри от 50 до 2000 mm при работно налягане от 4-200 kgf/cm 2 и температура на средата до 450 °C. Понякога клапаните се правят за по-високо налягане.

В газовата промишленост вентилите се използват в оборудването на кладенец, в полеви събирателни пунктове, главни и разпределителни газопроводи, тръбопроводи на компресорни и газоразпределителни станции.

В сравнение с други видове клапани, шибърните клапани имат следните предимства: ниско хидравлично съпротивление с напълно отворен проход; липса на завои в потока на работната среда; възможността за използване на среда с висок вискозитет за спиране на потоци; лекота на поддръжка; относително малка дължина на сградата; възможността за подаване на средата във всяка посока.

Недостатъците на вентилите включват: невъзможността да се използват за среда с кристализиращи включвания, малък допустим спад на налягането през портата (в сравнение с клапаните), ниска скорост на задействане на портата, възможност за получаване на хидравличен удар в края на хода, висока височина, трудности при ремонт на износени уплътнителни повърхности на портата по време на работа.

Работната кухина на клапана (фиг. 13.3.), в която се подава транспортираната под налягане среда, е оформена от тялото 3 и горния капак 7. Тази кухина е уплътнена с уплътнение 5, което се притиска от капака към тялото. Корпусът на клапана е от една част, лята или заварена конструкция. По правило той има височина, равна на два диаметъра на блокирания проход. Върху тялото, симетрично спрямо оста на шпиндела, има два разклонения, с които вентилът е свързан към тръбопровода. Връзката може да бъде заварена или фланцова.

Вътре в корпуса има две пръстеновидни седалки 1 и врата 2, която в този случай е клин със заварени уплътнителни пръстеновидни повърхности. В затворено положение уплътнителните повърхности на клапана се притискат към работните повърхности на пръстените на тялото от задвижващия механизъм.

Фиг.13.3. Затворен клапан:

1-седалка; 2-затвор; 3-тяло; 4-пътна гайка; 5-уплътнителен уплътнител; 6-шпиндел; 7-горен капак; 8-пръстенно уплътнение; 9-жлеза; 10-пресова втулка; 11 маховик.

Понякога уплътнителните повърхности се получават директно от обработката на тялото. Такова конструктивно решение обаче едва ли може да бъде приемливо за всички шибъри, тъй като при износване на тези повърхности е по-лесно и по-евтино да се подменят сменяеми седалки, отколкото да се преработи тялото по време на работа. Уплътнителните повърхности на седалките и клапана, за да се намалят силите на износване и триене, произтичащи от движението на клапана, обикновено са изработени от материали, които се различават от материала на корпуса чрез натискане, което позволява да се сменят по време на работа.

В горната част на затвора 2 е фиксирана ходова гайка, в която е завинтен шпинделът 6, твърдо свързан с маховика. Системата винт-гайка се използва за преобразуване на въртеливото движение на ръчното колело (при отваряне или затваряне на клапана) в транслационно движение на портата.

Когато проходът е блокиран от едностранното налягане на средата, върху клапана действат доста значителни сили, които се прехвърлят към уплътнителните повърхности на седлото. Величината на тези усилия зависи от спада на налягането на работната среда в тръбопровода преди и след клапана и от големината на специфичните налягания върху уплътнителните повърхности на клапана и гнездата, които трябва да бъдат осигурени за херметично спиране на потока на работната среда при дадено работно налягане в тръбопровода. Системата винт-гайка е най-рационалната, тъй като ви позволява да получите компактно и просто задвижване с транслационно движение на изходния елемент. Освен това позволява на задвижването да се движи напред с повече сила в посоката на движение. Освен това, тъй като този дизайн е самоспирачен, той практически елиминира възможността за спонтанно движение на клапана, когато задвижването е изключено, което е много важно за спирателните вентили по време на работа.

Недостатъкът на тази система в този конкретен случай трябва да се има предвид, че двойката винт-гайка е в средата, протичаща през работната кухина на клапана.

Средата отмива смазката, оттук и повишеното износване на двойката. Освен това този дизайн може да не е приложим за всички медии.

Обикновено затворът се поставя изцяло в работната среда, дори когато проходът е напълно отворен. Уплътнението на изхода на шпиндела от работната кухина на клапана се осигурява от диаметъра на кутията за пълнене на шпиндела 9, което предотвратява изтичането на работната среда в атмосферата.

Конструкцията на кутията за пълнене е подобна на конструкциите на клапаните "и контролните клапани. Пълнежната кутия, като правило, изработена от азбестов шнур, импрегнирана с графит за намаляване на коефициента на триене, се притиска с втулка за налягане 10. Корпусът на сълзене е прикрепен към горния капак 7. Конекторът е уплътнен с О-пръстен осем.

Има голямо разнообразие от дизайни на клапани. Те се опитват да ги класифицират според различни критерии, свързани със специфични условия на работа, според химичния състав на работната среда и нейните параметри. Класифицирайте клапаните по размер работни налягания, температури на средата, тип задвижванеи т.н.

Класификациите от този вид са непълни, тъй като не отчитат конструктивните характеристики, които позволяват, в допълнение към работата в определени среди, да отговарят на редица изисквания за клапани в експлоатация и поставят много видове клапани, които са напълно различни в техните данни в един клас.

Най-подходящото е класификацияклапани според дизайни на капаци. На тази основа многобройни дизайни на вентили могат да бъдат комбинирани според основните типове: клинови и паралелни вентили.

На същата основа клинови клапаниможе да бъде с плътен, еластичен или композитен клин.

Паралелни вентилимогат да бъдат разделени на еднодискови и двудискови.

В редица конструкции на клапани, проектирани да работят при високи спадове на налягането през портата, за да се намалят усилията, необходими за отваряне и затваряне на прохода, зоната на прохода е направена малко по-малка от площта на напречното сечение на входните дюзи . равна на диаметъра на тръбопровода) и със стеснен проход. В зависимост от конструкцията на системата винт-гайка и нейното разположение (в околната среда или извън околната среда), шибърите могат да бъдат с издигащо се и неиздигащо се стебло .

Клинови шибъри

Клиновите клапани включват шибъри, чиято порта има формата на плосък клин (фиг. 13.4.-13.5.).

При клинови клапани седлата и техните уплътнителни повърхности са успоредни на уплътнителните повърхности на портата и са разположени под известен ъгъл спрямо посоката на движение на портата. Затворът в този тип клапан обикновено се нарича "клин". Предимствата на такива шибъри са повишената херметичност на прохода в затворено положение, както и относително малкото усилие, необходимо за осигуряване на уплътнение.

Тъй като ъгълът между посоката на задвижващата сила и силите, действащи върху уплътнителните повърхности на клапана, е близо до 90°, дори малка сила, предавана от шпиндела, може да причини значителни сили в уплътнението.

Недостатъците на този тип вентили включват необходимостта от използване на водачи за преместване на портата, повишено износване на уплътнителните повърхности на портата, както и технологични трудности при получаване на херметичност в портата.

Фиг.3.14. Клин клапан:

1- шпиндел с дълга резба; 2- междинен пръстен и графитно уплътнение за PN 2,5 MPa и повече; за PN 1,6 MPa само графитно уплътнение. Двойно графитно консолидиране - по поръчка; 3- гофрирано стоманено уплътнение за шибъри клас 1,6 MPa, спирално уплътнение за клас 2,5 - 4,0 MPa и 8,0 - 10,0 MPa и свързващ пръстен за 12,5 MPa и повече; 4- водачи в тялото на клапана осигуряват центрирането на клина при отваряне и затваряне; 5 - гъвкав клин позволява да се компенсира изкривяването на повърхността на седалката и деформацията на тялото, причинени от воден чук в тръбопровода; 6-Шпинделен дизайн предотвратява изхвърлянето; 7-пътна гайка, изработена от меки сплави, в случай на авария, предотвратява счупването на стеблото на кръстовището с клина поради отстраняване на резбата на гайката;

Фиг.13.5. Вентил с предварително напрегнато уплътнение:

1-компонентен упорен пръстен сигурно задържа вътрешното налягане; 2-делен опорен пръстен предотвратява деформация на уплътнението; 3-вложка от неръждаема стомана осигурява безшумност и устойчивост на корозия; 4-ковано стоманено уплътнение осигурява голяма контактна площ, подобрявайки надеждността на уплътнението; 5-запечатано стъбло; 6-гъвкав клин позволява компенсиране на изкривяване на повърхността и деформация на тялото, причинени от воден чук в тръбопровода; 7-пръстеновото уплътнение #6 със стелитно покритие е стандартният дизайн.

Твърди клинови шибъри

Пример за този тип конструкция на клапана е издигащ се клапан (фиг. 13.6). Състои се от лято тяло 1, в което са завинтени уплътнителни гнезда 2. Обикновено са изработени от легирани, износоустойчиви стомани. Заедно с тялото, водачи 3 се отливат и след това се обработват, за да фиксират посоката на движение на портата (клин).

Ориз. 13.6. Шибърен вентил с пълен отвор с плътен клин:

1 - тяло; 2 - седло; 3 - водач за движение на клин; 4 - клин; 5 - шпиндел; 6 - горен капак; 7 - фиби; 8 - уплътнителна гарнитура; 9 - водеща втулка; 10 - кутия за пълнене; 11 - фланец за налягане; 12 - иго; 13 - гайка; 14- маховик.

Клинът 4 има две пръстеновидни уплътнителни повърхности и е шарнирно закрепен през сферична опора към шпиндела 5. Горният капак 6 е свързан към тялото с помощта на болтове или щифтове 7. За центриране на капака по отношение на тялото, последният има пръстеновидна издатина, която влиза в жлеба на тялото. Уплътнението между капака и тялото се осигурява от уплътнение 8, което се поставя в жлеба на тялото. За да се предотврати изкривяване на шпиндела, в горната част на капака се притиска водеща втулка 9.

Пълнителната кутия се състои от жлеб в тялото, където е поставена опаковката, пръстеновидна притискателна втулка и фланец 11. Пълнителната кутия е уплътнена с фланец под налягане 11.

Яремът 12 е фиксиран върху капака, върху който е разположена ходовата гайка 13, обикновено изработена от антифрикционни сплави. Маховикът е здраво свързан с ходовата гайка.

Докато ръчното колело се върти, гайката кара шпиндела и свързания клин да се издигат или падат. При проектирането на връзката на портата (клин) с шпиндела (виж фиг. 13.6.), клинът може да се движи в посока, перпендикулярна на оста на шпиндела. В този случай, в крайна позиция, клинът свободно влиза в пространството между седлата, дори ако оста на шпиндела не съвпада с оста на симетрия на затвора. Използването на такава връзка донякъде намалява разходите за производство на вентили и улеснява монтажа им след ремонт в работни условия.

Плътната клиновидна клапа е широко използвана, тъй като структурата му е проста и следователно има ниска производствена цена. Клинът от една част, който е много твърда конструкция, е доста надежден при работни условия и може да се използва за спиране на потоци с доста големи спадове на налягането през вратата.

Невъзможно е обаче да не се отбележат редица значителни недостатъци на този дизайн, които включват: повишено износване на уплътнителните повърхности, необходимостта от индивидуално монтиране на седалките и клин по време на монтажа, за да се осигури херметичност (това напълно елиминира взаимозаменяемостта на клин и седалки и усложнява ремонта), възможността за заклинване на клина в затворено положение в резултат на износване, корозия или под влияние на температурата (в този случай понякога е невъзможно да се отвори вентилът); необходимостта от задвижвания с висок стартов въртящ момент.

За да се избегне залепване, уплътнителните повърхности на клина и седалките са направени от различни материали.

Пълните клинови шибъри се предлагат както с издигащи се, така и с неиздигащи се стебла.

Еластични клинови вентили

Дизайнът на клапанната врата от този тип осигурява по-добро уплътняване на прохода в затворено положение без индивидуална технологична настройка, тъй като портата е направена под формата на нарязан (или полунарязан) клин, и двете части на които са свързани помежду си. еластичен (пружинен) елемент. Под действието на силата на натискане, която се предава през шпиндела, в затворено положение, последният може да се огъне в границите на еластичните деформации, осигурявайки плътно прилягане на двете уплътнителни повърхности на клина към седалките.

Този дизайн на клапана е много обещаващ, тъй като, имайки предимствата на клапан с плътен клин, клапанът с еластичен клин елиминира редица недостатъци. При клапан с еластичен клин клапаните са взаимозаменяеми и се повишава надеждността при високи температури (поради намаляване на риска от неравномерно термично разширение, водещо до задръстване на клапана). Въпреки това, рискът от заклинване в затворено положение все още не е напълно елиминиран.

Ориз. 13.7. Вентил с ограничен отвор с еластичен клин:

1- калъф; 2-седло; 3-затвор; 4-стелаж; 5-шпиндел; 6-горен капак; 7-пътна гайка; 8-ребро.

Фигура 13.8. Клапан с еластичен клин и издигане

вретено:

1-калъф; 2-седло; 3-затвор; 4-шпиндел; 5-пътна гайка; 6 маховик; 7-лин; 8-рафт

При вентил с еластичен клин (фиг. 13.7), клапанът 3 е изрязан клин с еластично ребро 8, което позволява на уплътнителните повърхности на клина да се въртят една спрямо друга под определен ъгъл, което осигурява по-добър пасват към уплътнителните повърхности на седалките. Тази еластична клиновидна характеристика елиминира необходимостта от персонализирани настройки на уплътнението и намалява риска от заклинване. Вентилите от този тип се произвеждат както с неиздигащ се шпиндел (фиг. 3.7.), така и с прибиращ се (фиг. 13.8).

Силата на задвижванията при отваряне на такива вентили е малко по-голяма от тази на клапаните с плътен клин, но херметичността на портата е много по-висока.

Подобна информация.