Zaporni ventili. Uređaj i princip rada

Zaporni ventili uključuju uređaje za zaključavanje kod kojih je prolaz blokiran translacijskim pomicanjem vrata u smjeru okomitom na protok transportiranog medija. Zasuni se široko koriste za blokiranje protoka plinovitih ili tekućih medija u cjevovodima nominalnih promjera od 50 do 2000 mm pri radnim tlakovima od 4-200 kgf/cm 2 i temperaturama medija do 450 °C. Ponekad se ventili izrađuju za veće tlakove.

U plinskoj industriji, zasuni se koriste u opremi na ušću bušotina, na terenskim sabirnim mjestima, glavnim i distribucijskim plinovodima, cjevovodima kompresorskih i plinskih distribucijskih stanica.

U usporedbi s drugim vrstama ventila, zasuni imaju sljedeće prednosti: nizak hidraulički otpor s potpuno otvorenim prolazom; nedostatak zavoja u protoku radnog medija; mogućnost korištenja medija visoke viskoznosti za zatvaranje protoka; jednostavnost održavanja; relativno mala duljina zgrade; mogućnost dovoda medija u bilo kojem smjeru.

Nedostaci zasuna uključuju: nemogućnost korištenja za medije s kristalizirajućim inkluzijama, mali dopušteni pad tlaka preko vrata (u usporedbi s ventilima), nisku brzinu pokretanja vrata, mogućnost dobivanja hidrauličkog udara na kraju hoda, visoka visina, poteškoće u popravku istrošenih brtvenih površina vrata tijekom rada.

Radnu šupljinu ventila (slika 13.3.), u koju se dovodi medij transportiran pod pritiskom, čine tijelo 3 i gornji poklopac 7. Ova šupljina je zapečaćena brtvom 5, koja je pritisnuta poklopcem. tijelu. Tijelo ventila je jednodijelna, lijevana ili zavarena konstrukcija. U pravilu ima visinu jednaku dvama promjerima blokiranog prolaza. Na tijelu, simetrično prema osi vretena, nalaze se dvije grane cijevi, kojima je ventil spojen na cjevovod. Priključak može biti zavaren ili prirubnički.

Unutar kućišta nalaze se dva prstenasta sjedišta 1 i kapija 2, koja je u ovom slučaju klin sa zavarenim brtvenim prstenastim površinama. U zatvorenom položaju, brtvene površine ventila su pritisnute na radne površine prstenova tijela od aktuatora.

Sl.13.3. Zasun:

1-sjedalo; 2-zatvarač; 3-tijelo; 4-smjerna matica; 5-brtvilo za brtvljenje; 6-vreteno; 7-gornji poklopac; brtva s 8 prstena; 9-žlijezda; 10-press čahura; 11 zamašnjak.

Ponekad se brtvene površine dobivaju izravno obradom tijela. Međutim, ovakvo konstruktivno rješenje teško može biti prihvatljivo za sve zasune, jer kada su te površine istrošene, lakše je i jeftinije zamijeniti zamjenjiva sjedala nego prepravljati tijelo tijekom rada. Brtvene površine sjedišta i ventila, radi smanjenja sila habanja i trenja koje proizlaze iz pomicanja ventila, obično se izrađuju od materijala koji se pritiskom razlikuje od materijala tijela, što im omogućuje promjenu tijekom rada.

U gornjem dijelu zatvarača 2 pričvršćena je matica za trčanje, u koju je uvrnuto vreteno 6, čvrsto spojeno na zamašnjak. Sustav vijak-matica se koristi za pretvaranje rotacijskog kretanja ručnog kotača (prilikom otvaranja ili zatvaranja ventila) u translacijsko kretanje vrata.

Kada je prolaz blokiran od jednostranog pritiska medija, na ventil djeluju prilično značajne sile, koje se prenose na brtvene površine sjedala. Veličina tih napora ovisi o padu tlaka radnog medija u cjevovodu prije i poslije ventila te o veličini specifičnih pritisaka na brtvenim površinama ventila i sjedišta, koji se moraju osigurati da bi se protok hermetički zatvorio. radnog medija pri zadanom radnom tlaku u cjevovodu. Sustav vijak-matica je najracionalniji, jer vam omogućuje kompaktan i jednostavan pogon s translatornim pomicanjem izlaznog elementa. Također omogućuje pogonu da se kreće naprijed s većom silom u smjeru vožnje. Osim toga, budući da je ova konstrukcija samokočna, praktički eliminira mogućnost spontanog pomicanja ventila kada je pogon isključen, što je vrlo važno za zaporne ventile tijekom rada.

Nedostatak ovog sustava u ovom konkretnom slučaju treba uzeti u obzir to što se par vijak-matica nalazi u mediju koji teče kroz radnu šupljinu ventila.

Medij ispire lubrikant, a time i povećano trošenje para. Osim toga, ovaj dizajn možda neće biti primjenjiv na sve medije.

Obično se zatvarač u potpunosti postavlja u radno okruženje, čak i kada je prolaz potpuno otvoren. Brtvu na izlazu vretena iz radne šupljine ventila osigurava promjer kutije za punjenje vretena 9, čime se sprječava istjecanje radnog medija u atmosferu.

Konstrukcija kutije za punjenje slična je izvedbi ventila i regulacijskih ventila. Pakiranje kutije za punjenje, u pravilu, izrađeno od azbestne vrpce impregnirane grafitom radi smanjenja koeficijenta trenja, preša se tlačnom čahurom 10. tijelo kutije za punjenje pričvršćeno je na gornji poklopac 7. Priključak je zapečaćen O-prstenom osam.

Postoji širok izbor dizajna ventila. Pokušavaju ih klasificirati prema različitim kriterijima, vezano za specifične uvjete rada, prema kemijskom sastavu radnog okoliša i njegovim parametrima. Klasificirajte ventile prema veličini radni tlakovi, temperature medija, tip pogona itd.

Ovakve klasifikacije su nepotpune, jer ne uzimaju u obzir značajke dizajna koje omogućuju, osim rada u određenim okruženjima, ispunjavanje niza zahtjeva za ventilima u radu, te postavljaju mnoge vrste ventila koje su potpuno različite u svoje podatke u jednu klasu.

Najprikladnije je klasifikacija ventili prema dizajni kapaka. Na temelju toga, brojni dizajni zasuna mogu se kombinirati prema glavnim vrstama: klinasti i paralelni zasuni.

Na istoj osnovi klinasti zasuni može biti sa čvrsti, elastični ili kompozitni klin.

Paralelni zasuni također se mogu podijeliti na jedno-disk i dvostruki disk.

U nizu dizajna ventila dizajniranih za rad pri visokim padom tlaka preko vrata, kako bi se smanjio napor potreban za otvaranje i zatvaranje prolaza, područje prolaza je nešto manje od površine poprečnog presjeka ulaznih mlaznica . jednak promjeru cjevovoda) i sa suženim prolazom. Ovisno o izvedbi sustava vijčane matice i njegovom položaju (u okolini ili izvan okoline), zasuni mogu biti s uzlaznim i neulaznim vretenom .

Klinasti zasuni

Klinasti ventili uključuju zasune, čija vrata imaju oblik ravnog klina (sl. 13.4.-13.5.).

Kod klinastih zasuna, sjedišta i njihove brtvene površine su paralelne s brtvenim površinama vrata i nalaze se pod nekim kutom u odnosu na smjer kretanja vrata. Zasun u ovoj vrsti ventila obično se naziva "klin". Prednosti takvih zasuna su povećana nepropusnost prolaza u zatvorenom položaju, kao i relativno mala sila potrebna za osiguranje brtvljenja.

Budući da je kut između smjera pogonske sile i sila koje djeluju na brtvene površine ventila blizu 90°, čak i mala sila koju prenosi vreteno može uzrokovati značajne sile u brtvi.

Nedostaci ove vrste zasuna uključuju potrebu za korištenjem vodilica za pomicanje vrata, povećano trošenje brtvenih površina vrata, kao i tehnološke poteškoće u postizanju nepropusnosti vrata.

sl.3.14. Klinasti zasun:

1- vreteno s dugim navojem; 2- međuprsten i grafitna brtva za PN 2,5 MPa i više; za PN 1,6 MPa samo grafitna brtva. Dvostruka grafitna konsolidacija - pod narudžbom; 3- valovita čelična brtva za zasune klase 1,6 MPa, spiralna brtva za klasu 2,5 - 4,0 MPa i 8,0 - 10,0 MPa i spojni prsten za 12,5 MPa i više; 4- vodilice u tijelu ventila osiguravaju centriranje klina pri otvaranju i zatvaranju; 5 - fleksibilni klin omogućuje kompenzaciju izobličenja površine sjedala i deformacije tijela uzrokovane vodenim udarom u cjevovodu; Dizajn 6-vretena sprječava izbacivanje; 7-smjerna matica od mekih legura, u slučaju nužde, sprječava lomljenje stabljike na spoju s klinom zbog skidanja navoja matice;

sl.13.5. Zasun s prednapregnutom brtvom:

1-dijelni potisni prsten sigurno drži unutarnji pritisak; 2-dijelni potisni prsten sprječava deformaciju brtve; Umetak od 3 nehrđajućeg čelika osigurava tišinu i otpornost na koroziju; Brtva od 4-kovanog čelika pruža veliko kontaktno područje, poboljšavajući pouzdanost brtvljenja; 5-zapečaćena stabljika; 6-fleksibilni klin omogućuje kompenzaciju površinske distorzije i deformacije tijela uzrokovane vodenim udarcem u cjevovodu; Brtva sa 7 prstenova obložena stelitom br. 6 je standardni dizajn.

Čvrsti klinasti zasuni

Primjer ove vrste dizajna ventila je ventil s dižem stablom (slika 13.6). Sastoji se od lijevanog tijela 1 u koje su uvrtana brtvena sjedišta 2. Obično su izrađena od legiranih čelika otpornih na habanje. Zajedno s tijelom, vodilice 3 se lijevaju i zatim obrađuju kako bi se fiksirao smjer kretanja vrata (klin).

Riža. 13.6. Zasun s punim provrtom s čvrstim klinom:

1 - tijelo; 2 - sedlo; 3 - klinasti vodič za kretanje; 4 - klin; 5 - vreteno; 6 - gornji poklopac; 7 - ukosnica; 8 - brtva za brtvljenje; 9 - vodilica; 10 - kutija za punjenje; 11 - tlačna prirubnica; 12 - jaram; 13 - matica; 14- zamašnjak.

Klin 4 ima dvije prstenaste brtvene površine i zglobno je spojen kroz sferni oslonac na vreteno 5. Gornji poklopac 6 je povezan s tijelom pomoću vijaka ili klinova 7. Za centriranje poklopca u odnosu na tijelo, potonji ima prstenasta izbočina koja ulazi u utor tijela. Brtvu između poklopca i tijela osigurava brtva 8 koja se postavlja u utor tijela. Kako bi se spriječilo izobličenje vretena, u gornji dio poklopca utisnuta je čahura za vođenje 9.

Kutija za punjenje se sastoji od utora u tijelu gdje se postavlja pakiranje, prstenaste tlačne čahure i prirubnice 11. Kutija za punjenje je zapečaćena tlačnom prirubnicom 11.

Jaram 12 je pričvršćen na poklopac, na kojem se nalazi pokretna matica 13, obično izrađena od legura protiv trenja. Zamašnjak je čvrsto spojen na hodnu maticu.

Kako se ručni kotač okreće, matica uzrokuje podizanje ili spuštanje vretena i pripadajućeg klina. U izvedbi spoja vrata (klina) s vretenom (vidi sliku 13.6.), klin se može kretati u smjeru okomitom na os vretena. U tom slučaju, u konačnom položaju, klin slobodno ulazi u prostor između sedla, čak i ako se os vretena ne podudara s osi simetrije zatvarača. Korištenje takve veze donekle smanjuje troškove proizvodnje zasuna i olakšava njihovu ugradnju nakon popravka u radnim uvjetima.

Čvrsti klinasti zasun se široko koristi jer je njegova struktura jednostavna i stoga ima nisku cijenu proizvodnje. Jednodijelni klin, koji je vrlo kruta struktura, prilično je pouzdan u radnim uvjetima i može se koristiti za zatvaranje protoka s prilično velikim padom tlaka preko vrata.

Međutim, nemoguće je ne primijetiti niz značajnih nedostataka ovog dizajna, koji uključuju: povećano trošenje brtvenih površina, potrebu za pojedinačnim postavljanjem sjedala i klina tijekom montaže kako bi se osigurala nepropusnost (to u potpunosti eliminira zamjenjivost brtvenih površina). klin i sjedišta te komplicira popravke), mogućnost zaglavljivanja klina u zatvorenom položaju kao posljedica trošenja, korozije ili pod utjecajem temperature (u ovom slučaju ponekad je nemoguće otvoriti ventil); potreba za pogonima s visokim startnim momentom.

Kako bi se izbjeglo lijepljenje, brtvene površine klina i sjedišta izrađene su od različitih materijala.

Puni klinasti zasuni dostupni su i sa stabljikom koja se diže i ne diže.

Otporni klinasti zasuni

Dizajn ove vrste ventila osigurava bolje brtvljenje prolaza u zatvorenom položaju bez individualnog tehnološkog podešavanja, budući da su vrata izrađena u obliku rezanog (ili polu-zarezanog) klina, čija su oba dijela međusobno povezana. elastični (opružni) element. Pod djelovanjem sile pritiska, koja se prenosi kroz vreteno, u zatvorenom položaju, potonji se može saviti u granicama elastičnih deformacija, osiguravajući čvrsto prianjanje obje brtvene površine klina na sjedala.

Ovaj dizajn ventila je vrlo obećavajući, jer imajući prednosti ventila s čvrstim klinom, ventil s elastičnim klinom eliminira niz njegovih nedostataka. U ventilu s elastičnim klinom, ventili su zamjenjivi i povećana je pouzdanost pri visokim temperaturama (zbog smanjenja rizika od neravnomjernog toplinskog širenja koje dovodi do zaglavljivanja ventila). Međutim, opasnost od zaglavljivanja u zatvorenom položaju još uvijek nije u potpunosti eliminirana.

Riža. 13.7. Zasun s ograničenim provrtom s elastičnim klinom:

1- slučaj; 2-sedlo; 3-zatvarač; 4-stalak; 5-vreteno; 6-gornji poklopac; 7-smjerna matica; 8-rebro.

Slika 13.8. Zasun s elastičnim klinom i usponom

vreteno:

1-slučaj; 2-sedlo; 3-zatvarač; 4-vreteno; 5-smjerna matica; 6 zamašnjak; 7-lin; 8-rack

U zasunu s elastičnim klinom (slika 13.7), ventil 3 je izrezani klin s elastičnim rebrom 8, koji omogućuje da se brtvene površine klina rotiraju jedna u odnosu na drugu pod određenim kutom, što osigurava bolji pristaje na brtvene površine sjedala. Ova značajka elastičnog klina eliminira potrebu za prilagođenim prilagodbama brtve i smanjuje rizik od zaglavljivanja. Zasun ovog tipa se proizvodi kako s vretenom koji se ne diže (Sl. 3.7.), tako i s uvlačnim (Sl. 13.8.).

Sila pogona pri otvaranju takvih zasuna je nešto veća od sile zasuna s čvrstim klinom, ali je nepropusnost vrata mnogo veća.

Slične informacije.