Saracinesche. Dispositivo e principio di funzionamento

Le saracinesche comprendono dispositivi di bloccaggio in cui il passaggio è bloccato dal movimento di traslazione della saracinesca nella direzione perpendicolare al flusso del mezzo trasportato. Le valvole a saracinesca sono ampiamente utilizzate per bloccare il flusso di fluidi gassosi o liquidi in tubazioni con diametri nominali da 50 a 2000 mm a pressioni di esercizio di 4-200 kgf/cm 2 e temperature medie fino a 450 °C. A volte le valvole sono realizzate per pressioni più elevate.

Nell'industria del gas, le valvole a saracinesca sono utilizzate nelle apparecchiature delle teste di pozzo, nei punti di raccolta sul campo, nei gasdotti principali e di distribuzione, nelle tubazioni dei compressori e nelle stazioni di distribuzione del gas.

Rispetto ad altri tipi di valvole, le saracinesche presentano i seguenti vantaggi: bassa resistenza idraulica con passaggio completamente aperto; mancanza di svolte nel flusso del mezzo di lavoro; la possibilità di utilizzare fluidi ad alta viscosità per l'intercettazione dei flussi; facilità di manutenzione; lunghezza dell'edificio relativamente piccola; la possibilità di fornire il mezzo in qualsiasi direzione.

Gli svantaggi delle valvole a saracinesca includono: l'impossibilità di utilizzare per fluidi con inclusioni cristallizzanti, una piccola caduta di pressione consentita attraverso la saracinesca (rispetto alle valvole), bassa velocità di attuazione della saracinesca, possibilità di ottenere uno shock idraulico alla fine della corsa, altezza elevata, difficoltà nella riparazione delle superfici di tenuta usurate del cancello durante il funzionamento.

La cavità di lavoro della valvola (Fig. 13.3.), in cui viene fornito il fluido trasportato sotto pressione, è formata dal corpo 3 e dal coperchio superiore 7. Questa cavità è sigillata con una guarnizione 5, che viene premuta dal coperchio al corpo. Il corpo della valvola è una costruzione monoblocco, fusa o saldata. Di norma, ha un'altezza pari a due diametri del passaggio bloccato. Sul corpo, simmetricamente all'asse del mandrino, sono presenti due tubi di derivazione, con i quali la valvola è collegata alla tubazione. La connessione può essere saldata o flangiata.

All'interno dell'alloggiamento sono presenti due sedi anulari 1 ed una saracinesca 2, che in questo caso è un cuneo con superfici anulari di tenuta saldate. In posizione chiusa, le superfici di tenuta della valvola vengono premute contro le superfici di lavoro degli anelli del corpo dell'attuatore.

Fig.13.3. Saracinesca:

1 posto; 2 serrande; 3 corpi; dado a 4 vie; 5 guarnizioni di tenuta; 6 mandrini; 7-coperchio superiore; guarnizione a 8 anelli; ghiandola 9; boccola a 10 pressioni; 11 volano.

A volte le superfici di tenuta si ottengono direttamente dalla lavorazione del corpo. Tuttavia, una soluzione così costruttiva difficilmente può essere accettabile per tutte le saracinesche, poiché quando queste superfici sono usurate, è più facile ed economico sostituire le sedi sostituibili piuttosto che rifare il corpo durante il funzionamento. Le superfici di tenuta delle sedi e della valvola, al fine di ridurre l'usura e le forze di attrito derivanti dal movimento della valvola, sono solitamente realizzate con materiali che differiscono dal materiale del corpo per pressatura, che ne consente la sostituzione durante il funzionamento.

Nella parte superiore dell'otturatore 2 è fissato un dado scorrevole, nel quale è avvitato l'asta 6, rigidamente collegata al volano. Il sistema vite-chiocciola permette di convertire il movimento di rotazione del volantino (in apertura o chiusura della valvola) nel movimento di traslazione del cancello.

Quando il passaggio è bloccato dalla pressione unilaterale del fluido, sulla valvola agiscono forze piuttosto significative, che vengono trasferite alle superfici di tenuta della sede. L'entità di questi sforzi dipende dalla caduta di pressione del fluido di lavoro nella tubazione prima e dopo la valvola e dall'entità delle pressioni specifiche sulle superfici di tenuta della valvola e delle sedi, che devono essere assicurate per chiudere ermeticamente il flusso del mezzo di lavoro ad una data pressione di esercizio nella tubazione. Il sistema vite-chiocciola è il più razionale, in quanto consente di ottenere un azionamento compatto e semplice con movimento traslatorio dell'elemento in uscita. Consente inoltre all'azionamento di avanzare con maggiore forza nella direzione di marcia. Inoltre, poiché questo design è autofrenante, elimina praticamente la possibilità di movimento spontaneo della valvola quando l'azionamento è spento, che è molto importante per le valvole di intercettazione durante il funzionamento.

Lo svantaggio di questo sistema in questo caso particolare va considerato che la coppia vite-dado è nel mezzo che scorre attraverso la cavità di lavoro della valvola.

Il mezzo lava via il lubrificante, da qui la maggiore usura della coppia. Inoltre, questo design potrebbe non essere applicabile a tutti i media.

Tipicamente la serranda viene inserita interamente nell'ambiente di lavoro, anche quando il varco è completamente aperto. La tenuta all'uscita del mandrino dalla cavità di lavoro della valvola è fornita dal diametro del premistoppa del mandrino 9, che impedisce la fuoriuscita del mezzo di lavoro nell'atmosfera.

Il design del premistoppa è simile ai design delle valvole "e delle valvole di controllo. L'imballaggio del premistoppa, di regola, realizzato con cordone di amianto impregnato di grafite per ridurre il coefficiente di attrito, viene pressato con un manicotto di pressione 10. Il il corpo del premistoppa è fissato al coperchio superiore 7. Il connettore è sigillato con un O-ring otto.

Ci sono un'ampia varietà di modelli di valvole. Cercano di classificarli secondo vari criteri, in relazione a specifiche condizioni operative, in funzione della composizione chimica dell'ambiente di lavoro e dei suoi parametri. Classificare le valvole per dimensione pressioni di esercizio, temperature dei fluidi, tipo di azionamento eccetera.

Classificazioni di questo tipo sono incomplete, poiché non tengono conto delle caratteristiche progettuali che consentono, oltre a lavorare in determinati ambienti, di soddisfare una serie di requisiti per le valvole in funzione e di collocare molti tipi di valvole completamente diversi in i loro dati in una classe.

Il più appropriato è classificazione valvole secondo disegni di persiane. Su questa base è possibile combinare numerosi modelli di saracinesche secondo le principali tipologie: valvole a saracinesca a cuneo e parallele.

Sulla stessa base saracinesche a cuneo potrebbe essere con cuneo solido, elastico o composito.

Saracinesche parallele può anche essere suddiviso in disco singolo e doppio disco.

In una serie di modelli di valvole progettati per funzionare con elevate perdite di carico attraverso la saracinesca, al fine di ridurre lo sforzo richiesto per aprire e chiudere il passaggio, l'area di passaggio è leggermente più piccola dell'area della sezione trasversale degli ugelli di ingresso uguale al diametro della tubazione) e con passaggio ristretto.A seconda del progetto del sistema vite-chiocciola e della sua ubicazione (nell'ambiente o all'esterno dell'ambiente), le saracinesche possono essere con stelo ascendente e non ascendente .

Valvole a saracinesca a cuneo

Le valvole a cuneo includono valvole a saracinesca, la cui saracinesca ha la forma di un cuneo piatto (Fig. 13.4.-13.5.).

Nelle valvole a saracinesca a cuneo, le sedi e le loro superfici di tenuta sono parallele alle superfici di tenuta della saracinesca e si trovano ad un certo angolo rispetto alla direzione di movimento della saracinesca. La valvola a saracinesca in questo tipo di valvola viene comunemente chiamata "cuneo". I vantaggi di tali valvole a saracinesca sono la maggiore tenuta del passaggio in posizione chiusa, nonché la quantità di forza relativamente piccola richiesta per garantire la tenuta.

Poiché l'angolo tra la direzione della forza motrice e le forze agenti sulle superfici di tenuta della valvola è vicino a 90°, anche una piccola forza trasmessa dall'asta può causare forze significative nella tenuta.

Gli svantaggi di questo tipo di saracinesche includono la necessità di utilizzare guide per spostare la saracinesca, una maggiore usura delle superfici di tenuta della saracinesca, nonché difficoltà tecnologiche nell'ottenere la tenuta della saracinesca.

Fig.3.14. Saracinesca a cuneo:

1- fuso con filo lungo; 2- anello intermedio e tenuta in grafite per PN 2,5 MPa e superiori; per PN 1.6 MPa solo guarnizione in grafite. Doppio consolidamento in grafite - sotto commessa; 3- tenuta in acciaio corrugato per saracinesche classe 1.6 MPa, tenuta a spirale per classe 2.5 - 4.0 MPa e 8.0 - 10.0 MPa e anello di raccordo per 12.5 MPa e oltre; 4- le guide nel corpo della valvola assicurano il centraggio del cuneo in apertura e chiusura; 5 - il cuneo flessibile consente di compensare la distorsione della superficie del sedile e la deformazione del corpo causata dal colpo d'ariete nella tubazione; Il design a 6 mandrini impedisce l'espulsione; Chiocciola a 7 vie in leghe morbide, in caso di emergenza, evita che lo stelo si rompa in corrispondenza della giunzione con il cuneo a causa della spellatura della filettatura del dado;

Fig.13.5. Saracinesca con tenuta precompressa:

L'anello reggispinta in 1 pezzo mantiene saldamente la pressione interna;l'anello reggispinta in 2 pezzi previene la deformazione della tenuta; L'inserto in acciaio inossidabile 3 garantisce silenziosità e resistenza alla corrosione; La tenuta in acciaio a 4 forgiati fornisce un'ampia area di contatto, migliorando l'affidabilità della tenuta; stelo a 5 guarnizioni; 6-cuneo flessibile consente di compensare la distorsione superficiale e la deformazione del corpo causate dal colpo d'ariete nella tubazione; Una guarnizione a 7 anelli con rivestimento in stellite n. 6 è il design standard.

Valvole a saracinesca a cuneo solido

Un esempio di questo tipo di design della valvola è una valvola a stelo ascendente (Fig. 13.6). È costituito da un corpo fuso 1 in cui sono avvitate le sedi di tenuta 2. Di solito sono realizzate in acciai legati resistenti all'usura. Insieme al corpo vengono fuse le guide 3 e poi lavorate per fissare la direzione di movimento del cancello (cuneo).

Riso. 13.6 Valvola a saracinesca a passaggio totale con cuneo pieno:

1 - corpo; 2 - sella; 3 - guida movimento cuneo; 4 - cuneo; 5 - mandrino; 6 - coperchio superiore; 7 - forcina; 8 - guarnizione di tenuta; 9 - manicotto di guida; 10 - premistoppa; 11 - flangia di pressione; 12 - giogo; 13 - dado; 14- volano.

Il cuneo 4 presenta due superfici di tenuta anulari ed è incernierato tramite un supporto sferico al perno 5. Il coperchio superiore 6 è collegato al corpo mediante bulloni o perni 7. Per centrare il coperchio rispetto al corpo, quest'ultimo ha una sporgenza anulare che entra nella scanalatura del corpo. La tenuta tra coperchio e corpo è assicurata da una guarnizione 8, che è posta nella scanalatura del corpo. Per evitare la deformazione del mandrino, un manicotto di guida 9 viene premuto nella parte superiore del coperchio.

Il premistoppa è costituito da una scanalatura nel corpo in cui è posizionata la guarnizione, un manicotto di pressione anulare e una flangia 11. Il premistoppa è sigillato con una flangia di pressione 11.

La forcella 12 è fissata sul coperchio, su cui è alloggiato il dado scorrevole 13, solitamente realizzato con leghe antifrizione. Il volano è rigidamente collegato al dado di scorrimento.

Quando il volantino ruota, il dado fa salire o scendere il mandrino e il cuneo associato. Nella progettazione della connessione del cancello (cuneo) con il mandrino (vedi Fig. 13.6.), il cuneo può muoversi nella direzione perpendicolare all'asse del mandrino. In questo caso, nella posizione finale, il cuneo entra liberamente nello spazio tra le selle, anche se l'asse del mandrino non coincide con l'asse di simmetria dell'otturatore. L'uso di tale connessione riduce in qualche modo il costo di produzione delle valvole a saracinesca e ne facilita l'installazione dopo la riparazione in condizioni operative.

La saracinesca a cuneo pieno è ampiamente utilizzata perché la sua struttura è semplice e quindi ha un basso costo di fabbricazione. Il cuneo monopezzo, che è una struttura molto rigida, è abbastanza affidabile in condizioni operative e può essere utilizzato per intercettare flussi con perdite di carico abbastanza grandi attraverso il cancello.

Tuttavia, non si possono non notare una serie di inconvenienti significativi di questo design, che includono: maggiore usura delle superfici di tenuta, la necessità di montaggio individuale delle sedi e del cuneo durante il montaggio per garantire la tenuta (questo elimina completamente l'intercambiabilità del cuneo e sedi e complica le riparazioni), la possibilità di inceppamento del cuneo in posizione chiusa a causa dell'usura, della corrosione o dell'influenza della temperatura (in questo caso a volte è impossibile aprire la valvola); la necessità di azionamenti con coppia di spunto elevata.

Per evitare l'incollaggio, le superfici di tenuta del cuneo e delle sedi sono realizzate con materiali dissimili.

Le valvole a saracinesca a cuneo solido sono disponibili sia con stelo ascendente che non ascendente.

Valvole a saracinesca a cuneo resilienti

Il design dell'otturatore di questo tipo fornisce una migliore sigillatura del passaggio in posizione chiusa senza adeguamento tecnologico individuale, poiché l'otturatore è realizzato sotto forma di un cuneo tagliato (o semitagliato), le cui parti sono interconnesse da un elemento elastico (molla). Sotto l'azione della forza di pressatura, che si trasmette attraverso il mandrino, in posizione chiusa, quest'ultimo può flettersi entro i limiti delle deformazioni elastiche, assicurando un perfetto accoppiamento di entrambe le superfici di tenuta del cuneo alle sedi.

Questo design della valvola è molto promettente, poiché, avendo i vantaggi di una valvola con un cuneo solido, una valvola con un cuneo elastico elimina una serie di svantaggi. In una valvola con cuneo elastico, le valvole sono intercambiabili e l'affidabilità alle alte temperature è aumentata (grazie alla riduzione del rischio di dilatazioni termiche irregolari che portano all'inceppamento della valvola). Tuttavia, il rischio di inceppamento in posizione chiusa non è ancora del tutto eliminato.

Riso. 13.7. Saracinesca a passaggio limitato con cuneo elastico:

1- caso; 2-sella; 3 serrande; 4 ripiani; 5 mandrini; 6-coperchio superiore; dado a 7 vie; 8 costole.

Figura 13.8. Saracinesca con cuneo elastico e montante

mandrino:

1 caso; 2-sella; 3 serrande; 4 mandrini; dado a 5 vie; 6 volano; 7 linee; 8 rack

In una valvola a saracinesca con cuneo elastico (Fig. 13.7), la valvola 3 è un cuneo tagliato con una nervatura elastica 8, che consente alle superfici di tenuta del cuneo di ruotare l'una rispetto all'altra di un certo angolo, il che fornisce una migliore adattarsi alle superfici di tenuta delle sedi. Questa caratteristica del cuneo elastico elimina la necessità di una regolazione tecnologica individuale della guarnizione e riduce il rischio di inceppamento. Le valvole a saracinesca di questo tipo sono prodotte sia con un mandrino non ascendente (Fig. 3.7.), Sia con un retrattile (Fig. 13.8).

La forza degli azionamenti quando si aprono tali valvole a saracinesca è leggermente maggiore di quella delle valvole a saracinesca con un cuneo solido, ma la tenuta della saracinesca è molto più elevata.

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