Zasuwy. Urządzenie i zasada działania

Zawory zawierają urządzenia blokujące, w których przejście jest blokowane przez ruch postępowy zaworu w kierunku prostopadłym do przepływu transportowanego medium. Zasuwy są szeroko stosowane do blokowania przepływu mediów gazowych lub ciekłych w rurociągach o średnicach nominalnych od 50 do 2000 mm przy ciśnieniu roboczym 4-200 kG/cm2 i temperaturze czynnika do 450 °C. Czasami zawory są wykonane dla wyższych ciśnień.

W gazownictwie zasuwy stosowane są w urządzeniach głowicowych, w polowych punktach odbioru, gazociągach głównych i dystrybucyjnych, rurociągach sprężarek i stacjach dystrybucji gazu.

W porównaniu z innymi typami zasuw, zasuwy mają następujące zalety: niski opór hydrauliczny przy całkowicie otwartym przelocie; brak zakrętów w przepływie czynnika roboczego; możliwość zastosowania mediów o dużej lepkości do odcięcia przepływu; łatwość konserwacji; stosunkowo niewielka długość budynku; możliwość doprowadzenia medium w dowolnym kierunku.

Wady zasuw to: niemożność zastosowania mediów z wtrąceniami krystalizującymi, mały dopuszczalny spadek ciśnienia na zasuwie (w porównaniu do zasuw), mała prędkość zadziałania zasuwy, możliwość uzyskania szoku hydraulicznego na końcu suwu, duża wysokość, trudności w naprawie zużytych powierzchni uszczelniających bramy podczas eksploatacji.

Wnękę roboczą zaworu (rys. 13.3), do której doprowadzane jest medium transportowane pod ciśnieniem, tworzą korpus 3 i górna pokrywa 7. Wnęka ta jest uszczelniona uszczelką 5, dociskaną przez pokrywę do ciała. Korpus zaworu jest konstrukcją jednoczęściową, odlewaną lub spawaną. Z reguły ma wysokość równą dwóm średnicom zablokowanego przejścia. Na korpusie, symetrycznie do osi wrzeciona, znajdują się dwa odgałęzienia, którymi zawór jest połączony z rurociągiem. Połączenie może być spawane lub kołnierzowe.

Wewnątrz obudowy znajdują się dwa gniazda pierścieniowe 1 oraz bramka 2, która w tym przypadku jest klinem z przyspawanymi powierzchniami pierścieniowymi uszczelniającymi. W pozycji zamkniętej powierzchnie uszczelniające zaworu są dociskane do powierzchni roboczych pierścieni korpusu z siłownika.

Rys.13.3. Zasuwa:

1-miejscowe; 2-migawka; 3-ciało; 4-drożna nakrętka; 5-uszczelniająca uszczelka; 6-wrzecionowy; 7-górna pokrywa; 8-pierścieniowa uszczelka; 9-gruczoł; tuleja 10-wciskowa; 11 koło zamachowe.

Czasami powierzchnie uszczelniające uzyskuje się bezpośrednio z obróbki karoserii. Jednak takie konstruktywne rozwiązanie może być trudne do zaakceptowania dla wszystkich zasuw, ponieważ gdy te powierzchnie są zużyte, łatwiej i taniej jest wymienić wymienne gniazda niż przerobić korpus podczas pracy. Powierzchnie uszczelniające gniazd i zaworu, w celu zmniejszenia zużycia i sił tarcia powstających podczas ruchu zaworu, są zwykle wykonane z materiałów różniących się od materiału korpusu poprzez docisk, co pozwala na ich wymianę podczas pracy.

W górnej części żaluzji 2 zamocowana jest nakrętka obrotowa, w którą wkręca się wrzeciono 6, sztywno połączone z kołem zamachowym. System śruba-nakrętka służy do zamiany ruchu obrotowego pokrętła (podczas otwierania lub zamykania zaworu) na ruch translacyjny bramy.

Gdy przejście jest zablokowane od jednostronnego ciśnienia medium, na zawór działają dość znaczne siły, które przenoszone są na powierzchnie uszczelniające gniazda. Wielkość tych wysiłków zależy od spadku ciśnienia czynnika roboczego w rurociągu przed i za zaworem oraz od wielkości określonych ciśnień na powierzchniach uszczelniających zaworu i gniazd, które muszą być zapewnione w celu hermetycznego odcięcia przepływu czynnika roboczego przy danym ciśnieniu roboczym w rurociągu. System śrubowo-nakrętkowy jest najbardziej racjonalny, ponieważ pozwala uzyskać kompaktowy i prosty napęd z ruchem postępowym elementu wyjściowego. Pozwala również napędowi na ruch do przodu z większą siłą w kierunku jazdy. Dodatkowo, ponieważ taka konstrukcja jest samohamująca, praktycznie eliminuje możliwość spontanicznego ruchu zaworu przy wyłączonym napędzie, co jest bardzo ważne dla zaworów odcinających podczas pracy.

Wadą tego układu w tym konkretnym przypadku jest to, że para śruba-nakrętka znajduje się w medium przepływającym przez wnękę roboczą zaworu.

Medium zmywa smar, stąd zwiększone zużycie pary. Ponadto ten projekt może nie mieć zastosowania do wszystkich mediów.

Zazwyczaj żaluzja jest umieszczana w całości w środowisku pracy, nawet gdy przejście jest całkowicie otwarte. Uszczelnienie na wyjściu wrzeciona z wnęki roboczej zaworu zapewnia średnica dławnicy wrzeciona 9, co zapobiega wyciekowi czynnika roboczego do atmosfery.

Konstrukcja dławnicy jest podobna do konstrukcji w zaworach i zaworach sterujących. Uszczelnienie dławnicy, z reguły, wykonane z kordu azbestowego impregnowanego grafitem w celu zmniejszenia współczynnika tarcia, jest dociskane tuleją dociskową 10. Korpus dławnicy jest przymocowany do górnej pokrywy 7. Złącze jest uszczelnione O-ringiem ósemkowym.

Istnieje wiele różnych konstrukcji zaworów. Starają się je klasyfikować według różnych kryteriów, związane z określonymi warunkami pracy, zgodnie ze składem chemicznym środowiska pracy i jego parametrami,. Klasyfikuj zawory według rozmiaru ciśnienia robocze, temperatury mediów, typ napędu itp.

Klasyfikacje tego rodzaju są niekompletne, ponieważ nie uwzględniają cech konstrukcyjnych, które oprócz pracy w określonych środowiskach umożliwiają spełnienie szeregu wymagań dotyczących działających zaworów i umieszczenie wielu typów zaworów, które są zupełnie inne w ich dane do jednej klasy.

Najbardziej odpowiedni jest Klasyfikacja zawory wg projekty okiennic. Na tej podstawie można łączyć liczne konstrukcje zasuw według głównych typów: zasuwy klinowe i równoległe.

Na tej samej podstawie zasuwy klinowe może być z klin solidny, elastyczny lub kompozytowy.

Zasuwy równoległe można również podzielić na jednodyskowe i dwudyskowe.

W wielu konstrukcjach zaworów zaprojektowanych do pracy przy dużych spadkach ciśnienia na zasuwie, w celu zmniejszenia siły potrzebnej do otwierania i zamykania przejścia, obszar przejścia jest nieco mniejszy niż pole przekroju dysz wlotowych równej średnicy rurociągu) oraz ze zwężonym przejściem.W zależności od konstrukcji układu śrubowo-nakrętkowego i jego umiejscowienia (w otoczeniu lub poza otoczeniem) zasuwy mogą mieć trzpień wznoszący się i niewznoszący .

Zasuwy klinowe

Zasuwy klinowe obejmują zasuwy, których zasuwa ma postać płaskiego klina (ryc. 13.4.-13.5.).

W zasuwach klinowych gniazda i ich powierzchnie uszczelniające są równoległe do powierzchni uszczelniających zasuwy i są ustawione pod pewnym kątem do kierunku ruchu zasuwy. Zasuwa w tego typu zaworze jest powszechnie nazywana „klinem”. Zaletami takich zasuw jest zwiększona szczelność przejścia w pozycji zamkniętej, a także stosunkowo niewielka siła potrzebna do zapewnienia szczelności.

Ponieważ kąt pomiędzy kierunkiem siły napędowej a siłami działającymi na powierzchnie uszczelniające zaworu jest bliski 90°, nawet niewielka siła przenoszona przez trzpień może powodować znaczne siły w uszczelnieniu.

Wady tego typu zasuw to konieczność stosowania prowadnic do przesuwania zasuwy, zwiększone zużycie powierzchni uszczelniających zasuwy, a także trudności technologiczne w uzyskaniu szczelności w zasuwie.

Rys.3.14. Zasuwa klinowa:

1-wrzeciono z długim gwintem; 2- pierścień pośredni i uszczelka grafitowa dla PN 2,5 MPa i powyżej; dla PN 1,6 MPa tylko uszczelka grafitowa. Podwójna konsolidacja grafitu - pod zamówienie; 3-falowa uszczelka stalowa do zasuw klasy 1,6 MPa, uszczelka spiralna dla klasy 2,5 - 4,0 MPa i 8,0 - 10,0 MPa oraz pierścień łączący dla 12,5 MPa i powyżej; 4- prowadnice w korpusie zaworu zapewniają centrowanie klina podczas otwierania i zamykania; 5 - elastyczny klin pozwala skompensować odkształcenia powierzchni siedziska i odkształcenia korpusu spowodowane uderzeniem wodnym w rurociągu; 6-wrzecionowa konstrukcja zapobiega wyrzucaniu; 7-drogowa nakrętka wykonana z miękkich stopów, w sytuacji awaryjnej zapobiega złamaniu trzpienia na styku z klinem w wyniku zerwania gwintu nakrętki;

Rys.13.5. Zasuwa ze wstępnie naprężoną uszczelką:

1-częściowy pierścień dociskowy pewnie utrzymuje ciśnienie wewnętrzne, 2-częściowy pierścień dociskowy zapobiega odkształceniom uszczelnienia; 3 wkład ze stali nierdzewnej zapewnia ciszę i odporność na korozję; 4 kute stalowe uszczelnienie zapewnia dużą powierzchnię styku, poprawiając niezawodność uszczelnienia; 5-uszczelniona łodyga; 6-elastyczny klin pozwala skompensować odkształcenia powierzchni i odkształcenia korpusu spowodowane uderzeniem wodnym w rurociągu; 7-pierścieniowa uszczelka z powłoką stellitową #6 jest standardową konstrukcją.

Zasuwy z pełnym klinem

Przykładem tego typu konstrukcji zaworu jest zawór z trzpieniem wznoszącym (rys. 13.6). Składa się z odlewanego korpusu 1, do którego wkręcone są gniazda uszczelniające 2. Są one zwykle wykonane ze stali stopowych, trudnościeralnych. Prowadnice 3 wraz z korpusem są odlewane, a następnie obrabiane, aby ustalić kierunek ruchu bramy (klin).

Ryż. 13.6 Zasuwa pełnoprzelotowa z pełnym klinem:

1 - ciało; 2 - siodło; 3 - prowadnica ruchu klina; 4 - klin; 5 - wrzeciono; 6 - górna pokrywa; 7 - spinka do włosów; 8 - uszczelka uszczelniająca; 9 - tuleja prowadząca; 10 - dławnica; 11 - kołnierz dociskowy; 12 - jarzmo; 13 - nakrętka; 14- koło zamachowe.

Klin 4 ma dwie pierścieniowe powierzchnie uszczelniające i jest zamocowany zawiasowo przez kulisty wspornik do trzpienia 5. Górna pokrywa 6 jest połączona z korpusem za pomocą śrub lub kołków 7. Aby wyśrodkować pokrywę względem korpusu, ta ostatnia ma pierścieniowy występ, który wchodzi do rowka korpusu. Uszczelnienie między pokrywą a korpusem zapewnia uszczelka 8, która jest umieszczona w rowku korpusu. Aby zapobiec odkształceniu trzpienia, tuleja prowadząca 9 jest wciskana w górną część pokrywy.

Dławnica składa się z rowka w korpusie, w którym umieszcza się uszczelnienie, pierścieniowej tulei dociskowej i kołnierza 11. Dławnica jest uszczelniona kołnierzem dociskowym 11.

Jarzmo 12 jest zamocowane na pokrywie, na której znajduje się nakrętka bieżna 13, zwykle wykonana ze stopów przeciwciernych. Koło zamachowe jest sztywno połączone z nakrętką.

Gdy pokrętło się obraca, nakrętka powoduje unoszenie się lub opadanie wrzeciona i związanego z nim klina. W projekcie połączenia bramy (klina) z wrzecionem (patrz rys. 13.6) klin może poruszać się w kierunku prostopadłym do osi wrzeciona. W tym przypadku w pozycji końcowej klin swobodnie wchodzi w przestrzeń między siodłami, nawet jeśli oś wrzeciona nie pokrywa się z osią symetrii żaluzji. Zastosowanie takiego połączenia nieco obniża koszty produkcji zasuw i ułatwia ich montaż po naprawie w warunkach eksploatacyjnych.

Zasuwa z pełnym klinem jest szeroko stosowana, ponieważ jej konstrukcja jest prosta i dlatego ma niski koszt produkcji. Jednoczęściowy klin, który jest bardzo sztywną konstrukcją, jest dość niezawodny w warunkach pracy i może być używany do odcinania przepływów przy dość dużych spadkach ciśnienia na zasuwie.

Nie sposób jednak nie zauważyć szeregu istotnych mankamentów tej konstrukcji, do których należą: zwiększone zużycie powierzchni uszczelniających, konieczność indywidualnego dopasowania gniazd i klina podczas montażu w celu zapewnienia szczelności (to całkowicie eliminuje wymienność klin i gniazda oraz komplikuje naprawy), możliwość zakleszczenia się klina w pozycji zamkniętej w wyniku zużycia, korozji lub pod wpływem temperatury (w tym przypadku czasami nie da się otworzyć zaworu); potrzeba napędów o wysokim momencie rozruchowym.

Aby uniknąć sklejania, powierzchnie uszczelniające klina i gniazd są wykonane z różnych materiałów.

Zasuwy z pełnym klinem są dostępne zarówno z trzpieniem wznoszącym, jak i niewznoszącym.

Sprężyste zasuwy klinowe

Konstrukcja zasuwy tego typu zapewnia lepsze uszczelnienie przejścia w pozycji zamkniętej bez indywidualnej regulacji technologicznej, gdyż zasuwa wykonana jest w formie naciętego (lub połowicznie naciętego) klina, którego obie części są ze sobą połączone element elastyczny (sprężynowy). Pod działaniem siły docisku, która jest przenoszona przez trzpień, w położeniu zamkniętym, ten ostatni może zginać się w granicach odkształceń sprężystych, zapewniając ciasne dopasowanie obu powierzchni uszczelniających klina do gniazd.

Ta konstrukcja zaworu jest bardzo obiecująca, ponieważ mając zalety zaworu z litym klinem, zawór z elastycznym klinem eliminuje szereg jego wad. W zaworze z elastycznym klinem zawory są wymienne i wzrasta niezawodność w wysokich temperaturach (ze względu na zmniejszenie ryzyka nierównomiernej rozszerzalności cieplnej prowadzącej do zakleszczenia zaworu). Jednak ryzyko zakleszczenia w pozycji zamkniętej nadal nie jest całkowicie wyeliminowane.

Ryż. 13.7. Zasuwa o ograniczonym prześwicie z sprężystym klinem:

1- ciało; 2-siodło; 3 rolety; 4-stojak; 5-wrzecionowy; 6-górna pokrywa; 7-drogowa nakrętka; 8-żebrowy.

Rysunek 13.8. Zasuwa z sprężystym klinem i wzniesieniem

wrzeciono:

1 przypadek; 2-siodło; 3 rolety; 4-wrzecionowy; 5-drożna nakrętka; 6 koło zamachowe; 7-wierszowy; 8-stojak

W zasuwie z elastycznym klinem (ryc. 13.7) zawór 3 jest ciętym klinem z elastycznym żebrem 8, co pozwala powierzchniom uszczelniającym klina obracać się względem siebie pod pewnym kątem, co zapewnia lepsze dopasowane do powierzchni uszczelniających siedzeń. Ta cecha elastycznego klina eliminuje potrzebę indywidualnej regulacji technologicznej uszczelki i zmniejsza ryzyko zakleszczenia. Zasuwy tego typu produkowane są zarówno z wrzecionem niewznoszącym (rys. 3.7.), jak i wysuwanym (rys. 13.8).

Siła napędów przy otwieraniu takich zasuw jest nieco większa niż zasuw z solidnym klinem, ale szczelność zasuwy jest znacznie wyższa.

Podobne informacje.