Zaporni ventili. Naprava in načelo delovanja

Zaporni ventili vključujejo zaporne naprave, pri katerih je prehod blokiran s translacijskim gibanjem vrat v smeri, pravokotni na tok transportiranega medija. Zaporni ventili se pogosto uporabljajo za blokiranje pretoka plinastih ali tekočih medijev v cevovodih z nazivnimi premeri od 50 do 2000 mm pri delovnih tlakih 4-200 kgf/cm 2 in temperaturah medija do 450 °C. Včasih so ventili izdelani za višje tlake.

V plinski industriji se zaporni ventili uporabljajo v opremi vrtin, na terenskih zbirnih mestih, glavnih in distribucijskih plinovodih, cevovodih kompresorskih in plinskih distribucijskih postaj.

V primerjavi z drugimi vrstami ventilov imajo zaporni ventili naslednje prednosti: nizek hidravlični upor s popolnoma odprtim prehodom; pomanjkanje zavojev v toku delovnega medija; možnost uporabe visoko viskoznih medijev za zaustavitev pretokov; enostavnost vzdrževanja; relativno majhna dolžina zgradbe; možnost dovajanja medija v katero koli smer.

Slabosti zapornih ventilov so: nezmožnost uporabe za medije s kristalizirajočimi vključki, majhen dovoljen padec tlaka na zapornih vratih (v primerjavi z ventili), nizka hitrost aktiviranja vrat, možnost pridobitve hidravličnega šoka na koncu giba, visoka višina, težave pri popravilu obrabljenih tesnilnih površin vrat med delovanjem.

Delovno votlino ventila (slika 13.3.), v katero se dovaja medij, ki se transportira pod pritiskom, tvorita telo 3 in zgornji pokrov 7. Ta votlina je zatesnjena s tesnilom 5, ki ga pritisne pokrov. do telesa. Telo ventila je enodelna, lita ali varjena konstrukcija. Praviloma ima višino, ki je enaka dvema premeroma blokiranega prehoda. Na ohišju, simetrično glede na os vretena, sta dve razcepni cevi, s katerimi je ventil povezan s cevovodom. Priključek je lahko varjen ali prirobničen.

V notranjosti ohišja sta dva obročasta sedeža 1 in vrata 2, ki je v tem primeru zagozd z varjenimi tesnilnimi obročastimi površinami. V zaprtem položaju so tesnilne površine ventila pritisnjene na delovne površine telesnih obročev iz pogona.

Sl.13.3. Zaporni ventil:

1-sedež; 2-zaklop; 3-telo; 4-smerna matica; 5-tesnilo; 6-vreteno; 7-zgornji pokrov; 8-obročno tesnilo; 9-žleza; 10-pritisnite puša; 11 vztrajnik.

Včasih so tesnilne površine pridobljene neposredno z obdelavo telesa. Vendar pa je takšna konstruktivna rešitev težko sprejemljiva za vse zaporne ventile, saj je ob obrabi teh površin lažje in ceneje zamenjati zamenljive sedeže kot predelati karoserijo med delovanjem. Tesnilne površine sedežev in ventila so zaradi zmanjšanja obrabe in tornih sil, ki nastanejo zaradi premikanja ventila, običajno izdelane iz materialov, ki se s pritiskom razlikujejo od materiala karoserije, kar omogoča njihovo menjavo med delovanjem.

V zgornjem delu zaklopa 2 je pritrjena tekoča matica, v katero je privijačeno vreteno 6, togo povezano z vztrajnikom. Sistem vijačnih matic se uporablja za pretvorbo rotacijskega gibanja ročnega kolesa (pri odpiranju ali zapiranju ventila) v translacijsko gibanje vrat.

Ko je prehod blokiran zaradi enostranskega tlaka medija, na ventil delujejo precej pomembne sile, ki se prenesejo na tesnilne površine sedeža. Obseg teh naporov je odvisen od padca tlaka delovnega medija v cevovodu pred in za ventilom ter od velikosti specifičnih tlakov na tesnilnih površinah ventila in sedežev, ki jih je treba zagotoviti, da hermetično zaprejo pretok. delovnega medija pri danem delovnem tlaku v cevovodu. Sistem vijačnih matic je najbolj racionalen, saj omogoča kompakten in preprost pogon s translatornim gibanjem izhodnega elementa. Prav tako omogoča, da se pogon premika naprej z večjo silo v smeri vožnje. Poleg tega, ker je ta zasnova samozavorna, praktično odpravlja možnost spontanega premika ventila, ko je pogon izklopljen, kar je zelo pomembno za zaporne ventile med delovanjem.

Pomanjkljivost tega sistema v tem konkretnem primeru je treba upoštevati, da je par vijak-matica v mediju, ki teče skozi delovno votlino ventila.

Medij izpere mazivo, zato se poveča obraba para. Poleg tega ta zasnova morda ne bo uporabna za vse medije.

Običajno je zaklop v celoti nameščen v delovnem okolju, tudi ko je prehod popolnoma odprt. Tesnilo na izstopu vretena iz delovne votline ventila zagotavlja premer vretena za polnjenje 9, ki preprečuje uhajanje delovnega medija v ozračje.

Zasnova polnilnika je podobna izvedbam pri ventilih "in regulacijskih ventilih. Embalaža polnilnika, praviloma iz azbestne vrvice, impregnirane z grafitom za zmanjšanje koeficienta trenja, se stisne s tlačno pušo 10. ohišje polnilne škatle je pritrjeno na zgornji pokrov 7. Konektor je zatesnjen z O-obročem osem.

Obstaja veliko različnih modelov ventilov. Poskušajo jih razvrstiti po različnih kriterijih, glede na specifične pogoje delovanja, glede na kemično sestavo delovnega okolja in njegove parametre. Razvrstite ventile po velikosti delovni tlaki, temperature medijev, tip pogona itd.

Tovrstne klasifikacije so nepopolne, saj ne upoštevajo oblikovnih značilnosti, ki omogočajo poleg delovanja v določenih okoljih izpolnjevanje številnih zahtev za ventile v delovanju in postavljajo številne tipe ventilov, ki so popolnoma drugačni. svoje podatke v en razred.

Najbolj primeren je razvrstitev ventili glede na zasnove zaklopov. Na podlagi tega je mogoče kombinirati številne izvedbe zapornih ventilov glede na glavne vrste: klinasti in vzporedni zaporni ventili.

Na isti podlagi klinasti zaporni ventili lahko z trden, elastičen ali sestavljen klin.

Vzporedni zaporni ventili lahko razdelimo tudi na enodisk in dvojni disk.

V številnih zasnovah ventilov, ki so zasnovani za delovanje pri visokih padcih tlaka čez vrata, da bi zmanjšali napor, potreben za odpiranje in zapiranje prehoda, je območje prehoda nekoliko manjše od površine prečnega prereza dovodnih šob. . enak premeru cevovoda) in z zoženim prehodom. Glede na zasnovo sistema vijačnih matic in njegove lokacije (v okolju ali zunaj okolja) so lahko zaporni ventili z dvigajočim se in nedvižnim steblom .

Klinasti zaporni ventili

Klinasti ventili vključujejo zaporne ventile, katerih vrata imajo obliko ravnega klina (sl. 13.4.-13.5.).

Pri klinastih zapornih ventilih so sedeži in njihove tesnilne površine vzporedni s tesnilnimi površinami vrat in so nameščeni pod določenim kotom glede na smer gibanja vrat. Zaporni ventil pri tej vrsti ventila se običajno imenuje "klin". Prednosti takšnih zapornih ventilov so povečana tesnost prehoda v zaprtem položaju, pa tudi relativno majhna sila, potrebna za zagotovitev tesnjenja.

Ker je kot med smerjo pogonske sile in silami, ki delujejo na tesnilne površine ventila, blizu 90°, lahko že majhna sila, ki jo prenaša vreteno, povzroči znatne sile v tesnilu.

Pomanjkljivosti te vrste zapornih ventilov vključujejo potrebo po uporabi vodil za premikanje vrat, povečano obrabo tesnilnih površin vrat, pa tudi tehnološke težave pri doseganju tesnosti vrat.

Slika 3.14. Klinasti zaporni ventil:

1- vreteno z dolgim ​​navojem; 2- vmesni obroč in grafitno tesnilo za PN 2,5 MPa in več; za PN 1,6 MPa samo grafitno tesnilo. Dvojna grafitna konsolidacija - po naročilu; 3- tesnilo iz valovitega jekla za zaporne ventile razreda 1,6 MPa, spiralno tesnilo za razrede 2,5 - 4,0 MPa in 8,0 - 10,0 MPa in povezovalni obroč za 12,5 MPa in več; 4- vodila v telesu ventila zagotavljajo centriranje klina pri odpiranju in zapiranju; 5 - gibljiv zagozd omogoča kompenzacijo popačenja površine sedeža in deformacije telesa zaradi vodnega udarca v cevovodu; Zasnova 6-vretena preprečuje izmet; 7-smerna matica iz mehkih zlitin v nujnih primerih preprečuje zlom stebla na stičišču s klinom zaradi odstranitve navoja matice;

Sl.13.5. Zaporni ventil s prednapetim tesnilom:

1-delni potisni obroč varno drži notranji tlak; 2-delni potisni obroč preprečuje deformacijo tesnila; 3 vložek iz nerjavnega jekla zagotavlja tihost in odpornost proti koroziji; 4-kovano jekleno tesnilo zagotavlja veliko kontaktno površino, kar izboljša zanesljivost tesnjenja; 5-tesnjeno steblo; 6-gibljivi zagozdi omogoča kompenzacijo površinskih deformacij in deformacij telesa zaradi vodnega udarca v cevovodu; Tesnilo s 7 obročki #6, prevlečeno s stelitom, je standardna zasnova.

Trdni klinasti zaporni ventili

Primer te vrste zasnove ventila je ventil z dvižnim steblom (slika 13.6). Sestavljen je iz litega telesa 1, v katerega so priviti tesnilni sedeži 2. Običajno so izdelani iz legiranih, proti obrabi odpornih jekel. Skupaj s telesom so vodila 3 ulita in nato strojno obdelana za fiksiranje smeri gibanja vrat (klin).

riž. 13.6 Zaporni ventil s polno odprtino s trdno zagozdo:

1 - telo; 2 - sedlo; 3 - vodilo za gibanje klina; 4 - klin; 5 - vreteno; 6 - zgornji pokrov; 7 - lasnica; 8 - tesnilo; 9 - vodilni tulec; 10 - polnilna škatla; 11 - tlačna prirobnica; 12 - jarem; 13 - matica; 14- vztrajnik.

Zagozd 4 ima dve obročasti tesnilni površini in je tečajno pritrjen na vreteno 5 skozi sferični nosilec. Zgornji pokrov 6 je povezan s telesom s pomočjo vijakov ali zatičev 7. Za centriranje pokrova glede na telo ima slednji obročasta izboklina, ki vstopa v telesni utor. Tesnilo med pokrovom in ohišjem zagotavlja tesnilo 8, ki je nameščeno v utor telesa. Da preprečite popačenje vretena, je vodilni tulec 9 vtisnjen v zgornji del pokrova.

Polnilnik je sestavljen iz utora v telesu, kamor je nameščena embalaža, obročaste tlačne puše in prirobnice 11. Polnilnik je zatesnjen s tlačno prirobnico 11.

Jarm 12 je pritrjen na pokrov, na katerem je nameščena tekalna matica 13, običajno izdelana iz protitornih zlitin. Vztrajnik je togo povezan s tekočo matico.

Ko se ročno kolo vrti, matica povzroči, da se vreteno in pripadajoči klin dvigneta ali spustita. Pri zasnovi povezave vrat (klina) z vretenom (glej sliko 13.6.) se lahko klin premika v smeri, pravokotni na os vretena. V tem primeru v končnem položaju klin prosto vstopi v prostor med sedli, tudi če os vretena ne sovpada s simetrično osjo zaklopa. Uporaba takšne povezave nekoliko zmanjša stroške izdelave zapornih ventilov in olajša njihovo namestitev po popravilu v delovnih pogojih.

Trdni klinasti zaporni ventil se pogosto uporablja, ker je njegova struktura preprosta in ima zato nizke proizvodne stroške. Enodelni zagozdi, ki je zelo toga konstrukcija, je v delovnih pogojih precej zanesljiv in se lahko uporablja za zapiranje tokov z dokaj velikimi padci tlaka čez vrata.

Vendar pa ne moremo opozoriti na številne pomembne pomanjkljivosti te zasnove, ki vključujejo: povečano obrabo tesnilnih površin, potrebo po individualnem namestitvi sedežev in klina med montažo za zagotovitev tesnosti (to popolnoma odpravlja zamenljivost klina in sedeži ter otežuje popravila), možnost zagozditve klina v zaprtem položaju zaradi obrabe, korozije ali pod vplivom temperature (v tem primeru je včasih nemogoče odpreti ventil); potreba po pogonih z visokim zagonskim navorom.

Da bi se izognili lepljenju, so tesnilne površine klina in sedežev izdelane iz različnih materialov.

Trdni zagozdni zaporni ventili so na voljo z dvigajočimi in nedvižnimi stebli.

Prožne zagozdene zaporne ventile

Zasnova te vrste ventilskih vrat zagotavlja boljše tesnjenje prehoda v zaprtem položaju brez posamezne tehnološke prilagoditve, saj so vrata izdelana v obliki rezanega (ali pol rezanega) klina, katerega oba dela sta med seboj povezana z elastični (vzmetni) element. Pod delovanjem tlačne sile, ki se prenaša skozi vreteno, se v zaprtem položaju slednji lahko upogne v mejah elastičnih deformacij, kar zagotavlja tesno prileganje obeh tesnilnih površin klina na sedeže.

Ta zasnova ventila je zelo obetavna, saj ima prednosti ventila s trdnim klinom ventil z elastičnim klinom odpravlja številne njegove pomanjkljivosti. V ventilu z elastičnim klinom so ventili zamenljivi in ​​povečana je zanesljivost pri visokih temperaturah (zaradi zmanjšanja tveganja neenakomernega toplotnega raztezanja, ki vodi do zagozditve ventila). Vendar pa nevarnost zagozditve v zaprtem položaju še vedno ni popolnoma odpravljena.

riž. 13.7. Zaporni ventil z omejeno izvrtino z elastičnim klinom:

1- ohišje; 2-sedlo; 3-zaklop; 4-stojala; 5-vreteno; 6-zgornji pokrov; 7-smerna matica; 8-rebro.

Slika 13.8. Zaporni ventil z elastičnim klinom in dviganjem

vreteno:

1-primer; 2-sedlo; 3-zaklop; 4-vreteno; 5-smerna matica; 6 vztrajnik; 7-lin; 8-stojala

V zapornem ventilu z elastičnim zagozdom (slika 13.7) je ventil 3 vrezan zagozd z elastičnim rebrom 8, ki omogoča, da se tesnilne površine klina vrtijo druga glede na drugo pod določenim kotom, kar zagotavlja boljši prilegajo na tesnilne površine sedežev. Ta lastnost elastičnega klina odpravlja potrebo po individualni tehnološki nastavitvi tesnila in zmanjšuje tveganje zagozditve. Zaporni ventili te vrste so izdelani tako z nedvižnim vretenom (slika 3.7.), kot z izvlečnim (slika 13.8).

Sila pogonov pri odpiranju takšnih zapornih ventilov je nekoliko večja kot pri zapornih ventilih s trdnim zagozdom, vendar je tesnost vrat veliko večja.

Podobne informacije.