сти на затворе. Клапан на рис. 3.15 применяется в газовых системах, предназначенных для научных исследований.
Рис. 3.13. Клапан сильфонный: 1 – маховик; 2 – шток; 3 – втулка резьбовая; 4 – гайка накидная; 5 – корпус; 6 – прокладка; 7 – гайка накидная; 8 – затвор; 9 – ниппель; 10 – гайка; 11 – шайба; 12 – шпонка
31
Рис. 3.14. Клапан сильфонный: 1 – корпус; 2 – шток; 3 – втулка резьбовая; 4 – гайка накидная; 5 – шпиндель; 6 – втулка; 7 – прокладка; 8 – ниппель; 9 – сильфон; 10 – маховик; 11 – гайка; 12 – шпонка; 13 – шайба
32
Рис. 3.15. Клапан сильфонный: 1 – корпус в сборе; 2 – шпиндель в сборе;
3– крышка; 4 – винт; 5 – винт
3.2.Краны. Конструкция и назначение
Пробковые краны благодаря простоте конструкции и изготовления, малогабаритности и простоте эксплуатации получили широкое распространение в системах, работающих при умеренных температурах и давлениях рабочей среды. Стеклянные пробковые краны также применяются в системах среднего вакуума (см. гл. 5).
33
Пробковые краны можно классифицировать:
1)по назначению – запорные, распределительные, дозирующие, как запорные и распределительные устройства;
2)по форме пробки – с цилиндрической пробкой, с конической пробкой;
3)по конструкции пробки – с цельной пробкой (пробка изготовлена как одно целое со шпинделем), с составной пробкой (пробка и шпиндель изготовлены как отдельные детали);
4)по характеру поджатия пробки к контактной поверхности –
поджатие с помощью болтов через сальниковые устройства, поджатие с помощью пружины;
5)по способу фиксации положения пробки – со специальным фиксирующим устройством положения полного открытия или закрытия пробки, без жесткой фиксации (положение пробки определяется по рискам, нанесенным на верхнем торце пробки и корпуса).
Рис. 3.16. Схемы кранов с пробками в виде цилиндра и конуса
На рис. 3.16 показаны схемы кранов с конической и цилиндрической пробкой. Наибольшее распространение получили краны с конической пробкой, так как зазор между конической поверхностью корпуса и конической пробкой легко устраняется осевым перемещением пробки. Однако эти краны представляют собой неуравновешенную силовую пару вдоль оси: площадь проходного канала в верхней части конической пробки больше площади этого
34
канала в его нижней части, поэтому вследствие давления рабочей среды пробка стремится подняться кверху и выйти из гнезда. Конструкция крана должна исключить возможность поднятия пробки и, следовательно, образования зазора между коническими поверхностями пробки и корпуса. По этой причине краны с конической пробкой применяются для систем с невысоким давлением рабочей среда. Величину конусности, пробки обычно берут 1:7.
Пробковые краны на сборочных и чертежах общего вида вычерчиваются в рабочем положении, т.е. когда рабочая среда проходит через кран.
На рис. 3.17 показана конструкция пробкового крана с конической пробкой, изготовленной как одно целое со шпинделем. Рабочая среда входит в отверстие a корпуса 1, проходит через канал b в пробке 2 и выходит к исполнительному механизму через отверстие с в корпусе 1.
Рис. 3.17. Кран пробковый с конической пробкой: 1 – корпус; 2 – пробка; 3 – набивка сальника; 4 – крышка; 5 – ручка; 6 – болт; 7 – гайка
35
Для перекрытия подачи рабочей среды пробку необходимо повернуть относительно ее оси на угол 90° с помощью рукоятки 5.
Для обеспечения герметичности служит сальниковое уплотнение. Сальниковая набивка закладывается в специально созданную полость и прижимается с помощью конической поверхности крышки 4 к подвижным цилиндрическим и плоским поверхностям пробки 2.
Поджатие крышки производится с помощью двух болтов 6. Усилие от крышки через сальник передается на пробку, в результате чего она конической поверхностью плотно прижимается к поверхности корпуса. Таким образом, пробка 2 с помощью крышки 4 через набивку 3 как бы вталкивается в коническое гнездо. Набивка, как пружина, легко поджимает пробку. Если давление рабочего тела резко возрастает, то под его усилием, за счет деформации набивки сальника, пробка несколько поднимается вверх. При падении усилия, за счет упругости сальника, пробка опускается вниз в коническое гнездо.
На рис. 3.18 показан кран другой конструкции. Рабочая среда входит в отверстие а корпуса 1, проходит через канал b в пробке 2 и затем выходит через отверстие с корпуса к исполнительному механизму. В этой конструкции прижатие конической пробки к корпусу производится пружиной 3. При установившемся натяге пружины сила давления будет постоянной, и зазор вследствие износа пробки и корпуса будет устраняться автоматически.
Вэтой конструкции нет уплотнительных устройств, поэтому необходимо хорошо притереть конические поверхности пробки и корпуса. Кран применяется для систем низкого давления, работающих в условиях повышенных температур.
Вконструкции, показанной на рис. 3.19, поджатие пробки также осуществляется пружиной 3, которая стремится прижать пробку к коническому гнезду. Эта пружина должна преодолевать усилие выталкивания пробки и создавать необходимое плотное прилегание пробки и корпуса.
Вуказанных двух конструкциях нет надежных уплотнительных устройств, поэтому сила натяжения пружины должна обеспечивать как возможность поворота пробки, так и отсутствие течи через контактные поверхности.
36
Рис. 3.18. Кран пробковый с конической пробкой: 1 – корпус; 2 – пробка; 3 – пружина; 4 – тарелка; 5 – шплинт; 6 – ручка
Рис. 3.19. Кран пробковый с конической пробкой: 1 – корпус; 2 – крышка; 3 – пружина; 4 – прокладка; 5 – фиксатор; 6 – пробка; 7 – ручка
37
Краны с цилиндрической пробкой применяются для систем высокого давления. Они требуют небольшого усилия для поворота пробки и представляют уравновешенную вдоль оси систему. Для достижения герметичности требуется большая точность обработки пробки и отверстия и создания надежных уплотнительных устройств.
3.3. Задвижки. Классификация, назначение и конструкция
Задвижки устанавливаются, как правило, на трубопроводах больших диаметров (Dу > 150 мм), и используются как чисто запорная арматура. В качестве регулирующей арматуры задвижки применяются ограниченно.
Основные преимущества задвижек: малый коэффициент сопротивления потоку, вследствие чего возможность значительного снижения габаритов и веса при больших сечениях трубопровода, простота конструкции и изготовления, невысокая стоимость.
Недостатки задвижек:
•практическая невозможность применять для уплотнения сильфона, и поэтому невысокая герметичность по отношению к окружающей среде;
•невысокая герметичность в затворе;
•возможность заклинивания при работе на больших перепадах давления на входе и выходе рабочей среды.
Задвижки классифицируются по следующей схеме:
38
Задвижки с выдвижным шпинделем применяются наиболее широко, поскольку ходовой узел шпиндель – ходовая гайка и ходовая резьба – в них расположены вне рабочей среды, поэтому доступны для технического обслуживания и ремонта. Задвижки с невыдвижным шпинделем применяются для неответственных объектов, маслянистых жидкостей и т.п.
Задвижки, как правило, устанавливаются на горизонтальном трубопроводе вертикально, шпинделем вверх. Допускается установка с горизонтальным расположением шпинделя в положении «плашмя».
В качестве примера конструкции задвижки с упругим клином можно назвать конструкцию фирмы «Velan» (Канада). Конструкция клина позволяет сохранять герметичность в случае колебаний давления и температуры или в случае деформации корпуса. Соединение крышка-корпус выполнено с применением асбометаллической прокладки. Герметичность шток-крышка обеспечивается сальниковой набивкой, которая поджимается втулкой при затягивании откидных болтов.
На рис. 3.20 приведена конструкция отсечного клапана на базе задвижки фирмы «Darling» (США) Dу = 900 мм на давле-
ние 100 кгс/см кв. Задвижка имеет затвор из параллельных дисков, перемещение которых осуществляется пневмоприводом.
Для уменьшения времени срабатывания корпус клапана выполнен с сужением в проходе, а входной и выходной патрубки – в виде диффузора. Привод встроен непосредственно в корпус клапана. Управление клапана происходит, в основном, собственной рабочей средой.
Рис. 3.20. Схема отсечного клапана на базе задвижки фирмы «Darling»
(США). Dу = 900 мм,
давление 100 кгс/см кв.
39
В положении «открыто» полости 7 и 2 соединены с дренажными линиями. Затвор с поршнем удерживается в верхнем положении за счет усилия, развиваемого поршнем 1 при действии рабочего давления пара. Для закрывания клапан 5 поднимается за счет сбрасывания давления воздуха через штуцер 6. Пар поступает в полость 7 над поршнем, и вследствие разности в площадях поршней 1 и 3 затвор перемещается вниз. Несрабатывание на закрывание клапана 4 или на открывание штуцера 6 не приведет к отказу, так как штуцер 6 дублирован вторым таким же, а возможные утечки через клапан 4 значительно меньше количества пара, поступающего через открытое клапаном 5 отверстие в поршне привода. Недостатками конструкции являются необходимость отвода в дренаж протечек и необходимость иметь специальные электромагнитные клапаны, предназначенные для работы на паре.
4. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ АРМАТУРЫ НА ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЕЕ ДЕТАЛЕЙ
Срок службы запорно-регулирующей арматуры зависит от правильной организации потока рабочей среды в ее проточной части и физико-механических и специальных свойств материалов, применяемых для отдельных деталей. В зависимости от условий работы и свойств рабочей среды из строя могут выходить различные детали и узлы арматуры. Например, в арматуре, предназначенной для частого регулирования и перекрывания потоков, наиболее уязвимыми являются подвижные части – резьбовое соединение штоккрышка, сальниковое уплотнение шток-крышка и уплотнение сед- ло-затвор. В такой арматуре предусматривается замена вышедших из строя деталей: сальниковой набивки, затвора и т.д.
В энергетической арматуре, служащей для регулирования потоков перегретого пара и воды (скорость пара достигает 650 м/с, воды – до 100 м/с), имеет место в основном коррозионно-эрозионный износ. Вид и степень разрушения зависят от конструкции и материала арматуры и от условий, в которых она работает. Например, клапанам золотникового типа в большей мере свойственно эрозионное разрушение регулирующих золотников, из-за чего применение этих клапанов допустимо при относительно небольших перепадах давления среды. Разрушение задвижек шиберного типа выражается в задирании контактных поверхностей шибера и седла.
40