Вентили

К вентилям относят запорную арматуру с поступательным перемещением затвора в направлении, параллельном потоку транспортируемой среды. Затвор перемещается, как правило, при помощи системы винт-ходовая гайка. Если к надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования, широко применяют вентили для перекрывания потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов до 300 мм (а в некоторых случаях и до 400 мм) при рабочих давлениях до 2500 кгс/см² и температурах сред от -200 до +450 °С.

Иногда, в отличие от задвижек и кранов, на базе вентилей достаточно просто могут быть созданы дросселирующие устройства с любой расходной характеристикой.

По сравнению с другими видами запорной арматуры вентили 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 (обычно 0,25 D_У); относительно небольшие габаритные размеры и масса; применение при высоких и сверхнизких температурах рабочей среды; герметичность перекрытия прохода; использование в качестве регулирующего органа; установка на трубопроводе в любом положении (вертикальном или горизонтальном); исключение возможности возникновения гидравлического удара.

Для перекрытия потоков в трубопроводах с небольшими условными проходами (до 250 мм) и высокими перепадами давлений наряду с клапанами широко применяют вентили. Изготовление вентилей экономически целесообразно, так как их габаритные размеры, масса и стоимость при малых условных диаметрах ниже, чем аналогичных задвижек.

К недостаткам, общим для всех конструкций вентилей, относятся: высокое гидравлическое сопротивление (по сравнению с задвижками, дисковыми затворами и кранами); невозможность применения на потоках сильно загрязненных сред, а также на средах с высокой вязкостью; большая строительная длина (по сравнению с задвижками и дисковыми затворами); подача среды только в одном направлении, определяемом конструкцией вентиля.

Если сравнивать вентили с другими видами запорной арматуры (задвижками, дисковыми затворами, кранами), применяемыми для перекрытия потоков сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов 250 мм и более, то они имеют большие массу, габаритные размеры и, следовательно, большую стоимость.

Вследствие того, что усилия, возникающие на золотнике под действием перепада давлений, действуют по оси шпинделя, в вентилях с большим диаметром условного прохода возрастают усилия трения в резьбе и возникает необходимость применения мощных приводов. Кроме того, применение вентилей на магистральных трубопроводах из-за их большого гидравлического сопротивления вряд ли рационально, так как это требует повышения мощности перекачивающего оборудования для повышения давления на входе системы. Отсюда дополнительные затраты, повышение расхода электроэнергии и т. п.

Рис. 13.17. Проходной вентиль с золотником тарельчатого типа:

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

Вентиль (рис.13.17) состоит из корпуса 1, в котором смонтирован узел затвора, верхней крышки 5 с сальниковым устройством 6 и шпинделя 4. Внутренние поверхности корпуса 1 и верхней крышки 5 образуют рабочую полость вентиля Корпус вентиля, представляющий собой литую конструкций, симметричную относительно продольной плоскости, снабжен двумя соосными патрубками имеющими фланцы для присоединения к трубопроводу. Узел затвора, состоящий из золотника 3 и кольцевого седла 2, предназначен для перекрытия потока среды. Золотник по форме представляет собой тело вращения с плоским основанием, на котором закреплено уплотнительное кольцо, изготовленное из металла, резины или фторопласта.

Конструкция узла соединения золотника 3 со шпинделем 4 обеспечивает возможность смещения оси тарелки по отношению к оси шпинделя, что способствует плотному прилеганию уплотнительного кольца золотника к седлу. Рабочая среда подается через входной патрубок (в данном случае под золотник).

Уплотнение в месте выхода шпинделя из рабочей полости осуществляется сальником 6, конструкция которого не отличается от конструкции сальниковых устройств, применяемых в других видах запорной арматуры. Несмотря на то, что для полного закрытия вентиля приходится преодолевать усилия среды, такое конструктивное решение позволяет заменить набивку сальника без отключения линии (при закрытом положении затвора). Можно заменить сальниковую набивку и при открытом положении затвора. Для этой цели предусматривается верхнее уплотнение. В верхней части золотника имеется коническая ласка в крышке-соответствующая проточка, которая выполняет роль уплотнительного седла. Когда шпиндель полностью поднят, эти конические поверхности соприкасаются и прекращают доступ среды по шпинделю к сальнику. Когда сальник необходимо перенабить без остановки технологического процесса, это уплотнение выполняют более тщательно. Уплотнительные поверхности наплавляют специальными сплавами, а затем при сборке вентиля притирают.

В качестве привода использован маховик 9, соединенный со шпинделем. При вращении маховика золотник приходит в движение и перекрывает проход.

Система винт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения маховика привода в поступательное перемещение шпинделя. При монтаже вентилей предусматривают дополнительное свободное место с учетом хода шпинделя, а также защищают резьбовую часть шпинделя от загрязнений механических повреждений резьбы. Ходовая гайка (см. рис 13.17.) жестко крепится в верхней части бугельской стойки. При этом шток (шпиндель), совершая поступательное движение, еще и вращается. Это несколько ухудшает работу сальникового уплотнения.

Конструкции вентилей классифицируют по нескольким признакам, так как пои проектировании различных технологических установок и схем, помимо гидравлических характеристик вентилей, большое значение имеет способ его монтажа на трубопроводе.

По конструкции корпуса вентили подразделяют на проходные, прямоточные угловые и смесительные. По назначению их классифицируют на запорные запорно-регулирующие и специальные. В свою очередь регулирующие вентили подразделяют по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые. Аналогично запорные вентили по конструкции затворов (золотников) подразделяют на вентили тарельчатые и диафрагмовые, а по способу уплотнения шпинделя — на сальниковые.

Приведенная классификация достаточно полно учитывает все остальные конструктивные типы вентилей. Ниже рассмотрены некоторые из наиболее часто встречающихся конструкций.

Рис. 13.18. Вентиль запорный:

1-маховик из кованной стали; 2-особая конструкция сальника позволяет заменять уплотнитель; 3-болтовые соединения для задвижек с PN от 1,6 до 10,0 МПа (класс от 150 до 600lb); соединительное кольцо для PN 16,0 МПа (класс 900 и выше) и для PN 8,0 — 10,0 МПа (класс 600); 4-конструкция герметичного штока с коническим сужением поверхности позволяет менять уплотнение при полностью открытом вентиле; 5-сферическая или плоская поверхность; 6-поверхность седла с напылением из стеллита №6 является стандартной конструкцией.

Рис. 13.19 Вентиль запорный с преднапряженным уплотнением

1-многочастевое упорное кольцо надежно удерживает внутреннее давление; 2- упорное кольцо предотвращает деформацию уплотнителя; 3-вставка из нержавеющей стали обеспечивает бесшумность и коррозионную сопротивляемость; 4- уплотнение из ковкой стали обеспечивает большую площадь контакта, повышая надежность уплотнения; 5-уплотнительное кольцо седла с напылением из стеллита №6 является стандартной конструкцией.