Методическое пособие сборник лекций по программе курсов целевого назначения для слесарей выездных бригад БПО (по безопасной эксплуатации и ремонту основного и вспомогательного оборудования объектов МН) (стр. 13 )

Запорные клапаны.

К запорным клапанам относят запорную арматуру с поступательным перемещением затвора в направлении, параллельном потоку транспортируемой среды. Затвор (золотник) перемещается при помощи системы винт – гайка. Запорный клапан применяют для перекрытия потоков транспортируемых сред в трубопроводах с Ду до 300 мм при рабочих давлених до 2500 кГс/см2 и температурах сред от – 200 до + 4500С.

Как правило, шпиндель запорного клапана  совершает одновременно и вращательное и поступательное движение, т. к. его ходовая гайка жестко закреплена в верхней части бугельной стойки, что ухудшает работу сальникового уплотнения. Золотник по форме представляет собой тело вращения с плоским основанием, на котором закреплено уплотнительное кольцо, изготовленное из металла. резины или фторопласта. Золотник соединяется со шпинделем шарнирно и отрывается от седла без скольжения, благодаря чему исключается повреждение уплотнительных поверхностей.

По сравнению с другими видами запорной арматуры запорные клапаны имеют следующие преимущества: возможность работы при высоких перепадах давлений на золотнике и при больших величинах рабочих давлений; простота конструкции, обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации; меньший ход золотника (по сравнению с задвижками), необходимый для полного перекрытия прохода; относительно небольшие габаритные размеры и масса при малых условных диаметрах; применение при высоких и сверхнизких температурах рабочей среды; герметичность перекрытия прохода; использование в качестве регулирующего устройства; установка на трубопроводе в любом положении (вертикальная, горизонтальная); исключение возможности возникновения гидравлического удара.

К недостаткам, общим для всех конструкций запорных клапанов, относятся: высокое гидравлическое сопротивление по сравнению с другими запорными устройствами; невозможность применения на потоках сильнозагрязненных сред, а также на средах с высокой вязкостью; большая строительная длина; подача среды только в одном направлении. определяемом конструкцией запорного клапана; большие габаритные размеры и масса и, следовательно. большую стоимость при условных проходах 250 мм и более.

Запорные клапаны классифицируют по нескольким признакам. По конструкции корпуса их подразделяют на проходные. прямоточные, угловые, и смесительные. По назначению их классифицируют на запорные, запорно-регулирующие и специальные. По конструкции затворов их подразделяются на тарельчатые, пробковые и диафрагмовые. По способу уплотнения шпинделя запорные клапаны подразделяются на сальниковые, сильфонные и диафрагмовые.

Проходные запорные клапаны.

Проходными называют запорные клапаны, которые имеют корпус с соосными или параллельными патрубками (см. рисунок ). Они предназначены для установки на прямолинейных трубопроводах.

Проходные запорные клапаны имеют следующие недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление, обусловленное тем, что поток рабочей среды делает по крайней мере два оборота; наличием зоны застоя, которая является местом скопления различных включений; большие строительные размеры, обусловленные их конструкцией; сложность конструкции корпуса и относительно большую массу.

Рисунок  - Проходной запорный клапан  с золотником тарельчатого типа

1 – корпус; 2 – седло; 3 – золотник; 4 – шпиндель; 5 – крышка; 6 – сальник; 7 – стойка; 8 – ходовая гайка; 9 – маховик.

Прямоточные запорные клапаны.

К прямоточным относятся запорные клапаны, корпус которых имеет соосные патрубки, а ось шпинделя расположена под углом к оси прохода (см. рисунок 12.9).

Преимущества запорных клапанов этого типа по сравнению с проходными следующие: относительно малое гидравлическое сопротивление: компактность конструкции; отсутствие зон застоя.

Недостатки прямоточных запорных клапанов  – большая по сравнению с проходными строительная длина и относительно большая масса.

В представленной на рисунке  конструкции крышка крепится к корпусу вместе со стойкой. Сальниковое устройство обычной конструкции с нажимным фланцем. На стойке жестко посажена ходовая гайка. Наиболее интересным в рассматриваемой конструкции является то. что узел соединения (сцепка) штока со шпинделем вынесен за пределы корпуса. Таким образом, шпиндель вращаясь и перемещаясь поступательно, передает штоку, а с ним и золотнику только поступательное движение. Этим устраняется вращение золотника, а также улучшаются условия работы сальниковой набивки. Золотник состоит из тарелки с приваренным к ней полым штоком. Этим облегчается конструкция затвора.

Рисунок  - Прямоточный запорный клапан

1 – корпус; 2 – золотник; 3 – шток; 4 – крышка; 5 – сальник; 6 - стойка; 7 – маховик;8 – ходовая гайка; 9 – шпиндель; 10 – сцепка.

Угловые запорные клапаны.

Угловые запорные клапаны имеют корпус с перпендикулярно расположенными патрубками, причем один из патрубков может быть соосен или параллелен оси дроссельной пары (седла и золотника). Запорные клапаны этого типа предназначены для соединения трубопроводов, расположенных перпендикулярно друг другу.

Эти запорные клапаны по сравнению с проходными более компактны по конструкции, меньше по массе и не имеют застойных зон в корпусе. К недостаткам угловых запорных клапанов можно отнести: относительно высокое (по сравнению с прямоточными) гидравлическое сопротивление и большую высоту.

Между патрубками проходит ребро жесткости, которое воспринимает изгибающие усилия от трубопроводов при монтаже запорного клапана.

Смесительные вентили.

Смесительные вентили предназначены для смешения двух потоков жидкой среды с целью стабилизации ее температуры, концентрации реагентов, разжижения основной среды, введения в нее катализатора, поддержания качества и т. д. Такие задачи часто решают при помощи двух вентилей, через которые в смесительный резервуар подаются потоки составных частей среды. Эти схемы получаются громоздкими, дорогими и сложными в эксплуатации. При регулировании потоков приходится управлять сразу двумя вентилями.

Проще использовать смесительные вентили. в которых два потока смешиваются непосредственно в корпусе одного вентиля. Их применение дает высокий экономический эффект за счет того, что вместо двух вентилей и специального смесителя применяют только один вентиль. Корпус смесительного вентиля имеет трехходовую конструкцию (с тремя патрубками). Два входных патрубка соосны, через них подаются потоки смешиваемых сред. Ось третьего выходного патрубка перпендикулярна осям входных патрубков и, как правило, соосна с осью дроссельной пары. При помощи патрубка вентиль соединяется с резервуаром.

Запорно-регулирующие клапаны.

Все выше рассмотренные конструкции относятся к запорным, которые надежно работают лишь в двух положениях – полностью закрытом и полностью открытом положении. Однако на практике часто требуется арматура, которая обеспечивала бы возможность ручного или дистанционного управления подачей продукта путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары, а также достаточно надежно перекрывала трубопровод.

Идеальным типом запорной арматуры для широкого применения в подобных условиях являются запорно-регулирующие клапаны (см. рисунок).

Конструкция запорно-регулирующих клапанов в основном не отличается от обычных конструкций проходных или угловых запорных клапанов, однако им присущи следующие особенности: золотник имеет профилированную рабочую поверхность (чаще всего применяют золотники пробкового типа); золотник и седло имеют хорошо обработанные и притертые уплотняющие кромки; направляющая движение шпинделя должна быть четко сцентрирована с седлом; золотник и седло в целях повышения надежности изготовляют из специальных сплавов.

В клапанах, работающих при высоких перепадах давлений рабочей среды, профилированная поверхность золотника подвержена воздействию значительных скоростей потока и при возникновении кавитации или загрязненности среды она быстро изнашивается. В условиях эксплуатации изготовить новый золотник достаточно сложно, поэтому на золотниках пробкового типа рабочую поверхность обычно получают наплавкой твердыми сплавами, которые значительно увеличивают срок службы золотников, хотя и усложняют технологию их производства. При малых диаметрах условных проходов вентили имеют золотники в виде конуса, которые в практике называют игольчатыми.

  а  б 

Рисунок  - Запорно-регулирующие клапаны

а – запорный;  б – регулирующий с уплотнительной поверхностью в виде усеченного конуса

1 – корпус; 2 – плунжер; 3 - крышка; 4 – сальник; 5 – нажимная гайка; 6 – маховик.

Запорные клапаны специальных конструкций.

Эти запорные  клапаны разделяют по следующим признакам: по параметрам среды (давление, температура, агрессивность и др.) и специальному назначению.

По параметрам среды запорные  клапаны бывают: высокого давления, высоких температур, глубокого холода, и т. д.

По специальному назначению они подразделяются: для резервуаров (сливные) и для специальных сред (шлама, сыпучих, сред с высокой вязкостью и др.).

Запорные  клапаны высокого давления  изготовляют с диаметрами условных проходов от 3 до 125 мм, рассчитанные на рабочие давления до 2500 кГс/см2. Отличительными особенностями конструкции этих запорных  клапанов являются: кованый корпус; подача среды под золотник для уменьшения воздействия на сальник; линзовое присоединение к трубопроводу; усиленная конструкция шпинделя и золотника; большая величина момента, необходимого для закрытия; увеличенная по сравнению с обычными запорными  клапанами, высота; отсутствие вращения золотника вокруг оси. Золотник связан со шпинделем посредством штока. Шток присоединяется к шпинделю при помощи сцепки, конструкция которой исключает вращение штока вокруг оси.