Šoupátka. Zařízení a princip činnosti

Šoupátka obsahují uzamykací zařízení, ve kterých je průchod blokován translačním pohybem šoupátka ve směru kolmém na tok dopravovaného média. Šoupátka se široce používají k blokování průtoku plynných nebo kapalných médií v potrubích o jmenovitých průměrech od 50 do 2000 mm při provozních tlacích 4-200 kgf/cm 2 a teplotách média do 450 °C. Někdy se ventily vyrábějí pro vyšší tlaky.

V plynárenství se šoupátka používají v zařízeních ústí vrtů, na polních odběrných místech, hlavních a distribučních plynovodech, potrubích kompresorových a plynárenských distribučních stanic.

Ve srovnání s jinými typy armatur mají šoupátka tyto výhody: nízký hydraulický odpor s plně otevřeným průchodem; nedostatek otáček v toku pracovního média; možnost použití vysoce viskózních médií k uzavření toků; snadná údržba; relativně malá délka budovy; možnost dodávky média v libovolném směru.

Mezi nevýhody šoupátek patří: nemožnost použití pro média s krystalizujícími vměstky, malý přípustný pokles tlaku na šoupátku (ve srovnání s šoupátky), nízká rychlost ovládání šoupátka, možnost získání hydraulického rázu na konci zdvihu, vysoká výška, potíže s opravou opotřebovaných těsnících ploch brány při provozu.

Pracovní dutinu ventilu (obr. 13.3.), do které je přiváděno médium dopravované pod tlakem, tvoří těleso 3 a horní víko 7. Tato dutina je utěsněna těsněním 5, které je víkem přitlačeno. k tělu. Těleso ventilu je jednodílné, lité nebo svařované konstrukce. Zpravidla má výšku rovnou dvěma průměrům zablokovaného průchodu. Na tělese jsou symetricky k ose vřetena dvě odbočky, kterými je ventil připojen k potrubí. Spoj může být buď svařovaný nebo přírubový.

Uvnitř pouzdra jsou dvě prstencová sedla 1 a brána 2, kterou je v tomto případě klín s navařenými těsnícími prstencovými plochami. V uzavřené poloze jsou těsnicí plochy ventilu přitlačeny k pracovním plochám kroužků tělesa od pohonu.

Obr.13.3. Šoupátko:

1-místo; 2-závěrka; 3-těleso; 4cestná matice; 5-těsnící těsnění; 6-vřeteno; 7-horní kryt; 8-kroužkové těsnění; 9-žláza; 10-ti lisovací pouzdro; 11 setrvačník.

Někdy se těsnící plochy získávají přímo ze zpracování těla. Takové konstrukční řešení však může být jen stěží přijatelné pro všechna šoupátka, protože při opotřebení těchto povrchů je jednodušší a levnější vyměnit vyměnitelná sedla, než předělávat těleso za provozu. Těsnící plochy sedel a ventilu za účelem snížení opotřebení a třecích sil vznikajících pohybem ventilu bývají vyrobeny z materiálů, které se od materiálu tělesa liší lisováním, což umožňuje jejich výměnu za provozu.

V horní části uzávěru 2 je upevněna pojezdová matice, do které je našroubováno vřeteno 6, pevně spojené se setrvačníkem. Systém šroub-matice slouží k převodu rotačního pohybu ručního kola (při otevírání nebo zavírání ventilu) na translační pohyb šoupátka.

Při zablokování průchodu před jednostranným tlakem média působí na ventil poměrně značné síly, které se přenášejí na těsnící plochy sedla. Velikost těchto snah závisí na tlakové ztrátě pracovního média v potrubí před a za ventilem a na velikosti měrných tlaků na těsnicích plochách ventilu a sedel, které musí být zajištěny pro hermetické uzavření průtoku. pracovního média při daném provozním tlaku v potrubí. Systém šroub-matice je nejracionálnější, protože umožňuje získat kompaktní a jednoduchý pohon s translačním pohybem výstupního prvku. Umožňuje také pohonu pohybovat se vpřed větší silou ve směru jízdy. Navíc, jelikož je tato konstrukce samobrzdící, prakticky eliminuje možnost samovolného pohybu ventilu při vypnutém pohonu, což je u uzavíracích ventilů během provozu velmi důležité.

Nevýhodou tohoto systému je v tomto konkrétním případě to, že dvojice šroub-matice je v médiu proudícím pracovní dutinou ventilu.

Médium smývá mazivo a tím dochází ke zvýšenému opotřebení páru. Tento návrh navíc nemusí být použitelný pro všechna média.

Typicky je roleta umístěna zcela v pracovním prostředí, i když je průchod zcela otevřen. Utěsnění na výstupu vřetena z pracovní dutiny ventilu je zajištěno průměrem vřetenové ucpávky 9, která zabraňuje úniku pracovního média do atmosféry.

Konstrukce ucpávky je podobná provedení u ventilů a regulačních ventilů. Těsnění ucpávky zpravidla z azbestové šňůry impregnované grafitem pro snížení koeficientu tření je lisováno tlakovou manžetou 10. tělo ucpávky je připevněno k hornímu krytu 7. Konektor je utěsněn O-kroužkem osm.

Existuje široká škála konstrukcí ventilů. Snaží se je klasifikovat podle různých kritérií, související s konkrétními provozními podmínkami, podle chemického složení pracovního prostředí a jeho parametrů. Klasifikujte ventily podle velikosti provozní tlaky, teploty média, typ pohonu atd.

Klasifikace tohoto druhu jsou neúplné, protože neberou v úvahu konstrukční vlastnosti, které umožňují kromě práce v určitých prostředích splnit řadu požadavků na ventily v provozu a umístit mnoho typů ventilů, které jsou zcela odlišné. jejich data do jedné třídy.

Nejvhodnější je klasifikace ventily podle návrhy závěrek. Na tomto základě lze kombinovat četné návrhy šoupátek podle hlavních typů: klínová a paralelní šoupátka.

Na stejném základě klínová šoupátka může být s pevný, elastický nebo kompozitní klín.

Paralelní šoupátka lze také rozdělit na jednodiskové a dvoudiskové.

V řadě konstrukcí ventilů navržených tak, aby fungovaly při vysokých tlakových spádech napříč bránou, aby se snížilo úsilí potřebné k otevření a uzavření průchodu, je plocha průchodu o něco menší než plocha průřezu vstupních trysek. .rovný průměru potrubí) a se zúženým průchodem.V závislosti na provedení systému šroub-matice a jeho umístění (v prostředí nebo mimo prostředí) mohou být šoupátka se stoupajícím i nestoupajícím vřetenem .

Klínová šoupátka

Mezi klínové ventily patří šoupátka, jejichž šoupátko má podobu plochého klínu (obr. 13.4.-13.5.).

U klínových šoupátek jsou sedla a jejich těsnicí plochy rovnoběžné s těsnicími plochami šoupátka a jsou umístěny v určitém úhlu ke směru pohybu šoupátka. Šoupátko u tohoto typu ventilu je běžně označováno jako "klín". Výhodou takových šoupátek je zvýšená těsnost průchodu v uzavřené poloze, jakož i relativně malá síla potřebná k zajištění utěsnění.

Protože úhel mezi směrem hnací síly a silami působícími na těsnicí plochy ventilu je blízký 90°, může i malá síla přenášená vřetenem způsobit značné síly v těsnění.

Nevýhody tohoto typu šoupátek zahrnují nutnost použití vodítek pro pohyb šoupátka, zvýšené opotřebení těsnících ploch šoupátka a také technologické potíže při získávání těsnosti šoupátka.

Obr.3.14. Klínové šoupátko:

1- vřeteno s dlouhým závitem; 2- mezikroužek a grafitové těsnění pro PN 2,5 MPa a vyšší; pro PN 1,6 MPa pouze grafitové těsnění. Dvojitá grafitová konsolidace - na objednávku; 3- vlnité ocelové těsnění pro šoupátka třídy 1,6 MPa, spirálové těsnění pro třídu 2,5 - 4,0 MPa a 8,0 - 10,0 MPa a spojovací kroužek pro 12,5 MPa a vyšší; 4- vodítka v těle ventilu zajišťují vystředění klínu při otevírání a zavírání; 5 - pružný klín umožňuje kompenzovat deformaci povrchu sedla a deformaci těla způsobenou vodním rázem v potrubí; 6-vřetenový design zabraňuje vyhození; 7cestná matice z měkkých slitin v případě nouze zabraňuje zlomení představce v místě spojení s klínem v důsledku stržení závitu matice;

Obr.13.5. Šoupátko s předpjatým těsněním:

1dílný přítlačný kroužek bezpečně drží vnitřní tlak, 2dílný přítlačný kroužek zabraňuje deformaci těsnění; 3-nerezová vložka zajišťuje tichost a odolnost proti korozi; 4-kované ocelové těsnění poskytuje velkou kontaktní plochu a zlepšuje spolehlivost těsnění; 5-utěsněný kmen; 6-pružný klín umožňuje kompenzovat deformaci povrchu a deformaci tělesa způsobenou vodním rázem v potrubí; #6 Stelitem potažené 7-kroužkové těsnění je standardní provedení.

Pevná klínová šoupátka

Příkladem tohoto typu konstrukce ventilu je ventil se stoupajícím vřetenem (obr. 13.6). Skládá se z litého tělesa 1, do kterého jsou našroubována těsnicí sedla 2. Obvykle jsou vyrobena z legovaných ocelí odolných proti opotřebení. Spolu s tělem jsou odlita a následně obrobena vodítka 3, aby se zafixoval směr pohybu brány (klín).

Rýže. 13.6 Šoupátko s plným otvorem s plným klínem:

1 - tělo; 2 - sedlo; 3 - vedení klínového pohybu; 4 - klín; 5 - vřeteno; 6 - horní kryt; 7 - vlásenka; 8 - těsnění těsnění; 9 - vodicí pouzdro; 10 - ucpávka; 11 - tlaková příruba; 12 - jho; 13 - matice; 14- setrvačník.

Klín 4 má dvě prstencové těsnicí plochy a je kloubově připojen přes kulovou podpěru k vřetenu 5. Horní kryt 6 je připojen k tělu pomocí šroubů nebo kolíků 7. Pro vystředění krytu vzhledem k tělu má toto těleso prstencový výstupek, který vstupuje do drážky těla. Těsnění mezi krytem a tělesem zajišťuje těsnění 8, které je umístěno v drážce tělesa. Aby se zabránilo deformaci vřetena, je vodicí pouzdro 9 vtlačeno do horní části krytu.

Ucpávka se skládá z drážky v tělese, kde je umístěna ucpávka, prstencového tlakového pouzdra a příruby 11. Ucpávka je utěsněna tlakovou přírubou 11.

Třmen 12 je upevněn na víku, na kterém je umístěna pojezdová matice 13, obvykle z antifrikční slitiny. Setrvačník je pevně spojen s pojezdovou maticí.

Jak se ruční kolo otáčí, matice způsobí, že se vřeteno a související klín zvednou nebo spadnou. V provedení spojení brány (klínu) s vřetenem (viz obr. 13.6.) se může klín pohybovat ve směru kolmém k ose vřetena. V tomto případě v konečné poloze klín volně vstupuje do prostoru mezi sedly, i když se osa vřetena neshoduje s osou symetrie uzávěru. Použití takového spojení poněkud snižuje náklady na výrobu šoupátek a usnadňuje jejich instalaci po opravě v provozních podmínkách.

Pevné klínové šoupátko je široce používáno, protože jeho konstrukce je jednoduchá, a proto má nízké výrobní náklady. Jednodílný klín, který má velmi tuhou konstrukci, je za provozních podmínek zcela spolehlivý a lze jej použít k uzavření průtoků s poměrně velkými tlakovými ztrátami přes bránu.

Nelze si však nevšimnout řady významných nedostatků tohoto provedení, mezi které patří: zvýšené opotřebení těsnících ploch, nutnost individuálního lícování sedel a klínu při montáži pro zajištění těsnosti (to zcela eliminuje zaměnitelnost klínu a sedla a komplikuje opravy), možnost zaseknutí klínu v zavřené poloze v důsledku opotřebení, koroze nebo vlivem teploty (v tomto případě je někdy nemožné otevřít ventil); potřeba pohonů s vysokým rozběhovým momentem.

Aby se zabránilo přilepení, jsou těsnicí plochy klínu a sedel vyrobeny z rozdílných materiálů.

Pevná klínová šoupátka jsou k dispozici se stoupajícím i nestoupajícím vřetenem.

Pružná klínová šoupátka

Konstrukce šoupátka tohoto typu poskytuje lepší utěsnění průchodu v uzavřené poloze bez individuálního technologického nastavování, protože šoupátko je vyrobeno ve formě řezaného (nebo polořezaného) klínu, jehož obě části jsou vzájemně propojeny elastický (pružinový) prvek. Působením přítlačné síly, která je přenášena přes vřeteno, se v zavřené poloze může vřeteno ohýbat v mezích pružných deformací, čímž je zajištěno těsné dosednutí obou těsnicích ploch klínu k sedlům.

Tato konstrukce ventilu je velmi slibná, protože s výhodami ventilu s pevným klínem eliminuje ventil s elastickým klínem řadu jeho nevýhod. U ventilu s elastickým klínem jsou ventily zaměnitelné a zvyšuje se spolehlivost při vysokých teplotách (kvůli snížení rizika nerovnoměrné tepelné roztažnosti vedoucí k zaseknutí ventilu). Riziko zaseknutí v zavřené poloze však stále není zcela eliminováno.

Rýže. 13.7. Šoupátko s omezeným průměrem a pružným klínem:

1- pouzdro; 2-sedlo; 3-závěrka; 4-stojan; 5-vřeteno; 6-vrchní kryt; 7cestná matice; 8-žebrový.

Obrázek 13.8. Šoupátko s pružným klínem a stoupáním

vřeteno:

1-pouzdro; 2-sedlo; 3-závěrka; 4-vřeteno; 5cestná matice; 6 setrvačník; 7-lin; 8-stojan

U šoupátka s pružným klínem (obr. 13.7) je ventil 3 řezaný klín s pružným žebrem 8, který umožňuje těsnicím plochám klínu vůči sobě rotovat pod určitým úhlem, což poskytuje lepší lícují s těsnicími plochami sedadel. Tato vlastnost pružného klínu eliminuje nutnost individuálního technologického nastavení těsnění a snižuje riziko vzpříčení. Šoupátka tohoto typu se vyrábí jak s nestoupacím vřetenem (obr. 3.7.), tak i se zasouvacím (obr. 13.8).

Síla pohonů při otevírání takových šoupátek je o něco větší než u šoupátek s masivním klínem, ale těsnost šoupátka je mnohem vyšší.

Podobné informace.