Регулирующие клапаны

Регулирующие клапаны представляют собой наиболее распространенный вид исполнительных устройств. Их применяют практически во всех отраслях промышленности. Конструкции регулирующих клапанов разнообразны.

Двухседельные клапаны

Двухседельные регулирующие клапаны - наиболее распространенный тип исполнительных устройств. Изменение вида действия клапана (нормально открытый на нормально закрытый и наоборот) осуществляется путем различной сборки одних и тех же деталей (седел и затвора).

Общепромышленные двухседельные регулирующие клапаны выпускаются с линейной или равнопроцентпой пропускной характеристикой.

Каждому типоразмеру двухседельного регулирующего клапана соответствует своя 100%-ная условная пропускная способность. Однако при изменении производительности линии, которая обычно возрастает после освоения установки, чтобы не менять регулирующий клапан, установленный на линии, двухседельные клапаны новых конструкций при одном и том же условном диаметре могут иметь различные условные пропускные способности (100, 60 и 40%) в одном корпусе. Соответствующая пропускная способность достигается установкой в один и тот же корпус различных дроссельных пар (например, седло и затвор). Благодаря этому при проектировании установки учитывают макси­мальную ее производительность, на которую и подбирают сечения трубопроводов. При пуске установки монтируют клапан с условным проходом, равным расчетному, но с 40%-ной условной пропускной способностью. По мере освоения установки и выведения ее на расчетный режим следует заменять дроссельные пары клапана до максимальной (100%-ной) условной пропускной способности.

Для регулирования потоков сред с температурой 225 - 450 ^оС применяют двухседельные клапаны (рис. 1кл), у которых на верхней крышке 1 имеется ребристая рубашка охлаждения 2, предохраняющая сальниковое уплотнение 4 от непосредственного соприкосновения со средой. В качестве набивочного материала в таких клапанах используют асбест. В асбестовую набивку сальника периодически подают смазку лубрикатором 3.

1 - верхняя крышка; 2 - ребристая рубашка охлаж­дения;

3 - лубрикатор; 4 - сальник

Рисунок 1кл - Двухседельный сальниковый регулирующий клапан для сред с температурой до 450 °С.

Рассмотренные двухседельные регулирующие клапаны имеют литую конструкцию основных деталей регулирующего органа.

Промышленностью выпускаются также кованые двухседельные регулирующие клапаны (рис. 2кл). Клапан состоит из мембранно-пружинного привода и двухседельного устройства.

а - тип НО: 1 - мембрана; 2 - пружина; 3 - сальник; 4 - лубрикатор; 5 - верхняя крышка; 6 и 9 - седла; 7 - фланец; 8 - корпус; 10 - затвор; б - тип НЗ: в - регулирующий орган клапана МРК

Рисунок 2кл - Двухседельный регулирующий кованый клапан для сред с температурой до плюс 225 °С.

К основным элементам привода (рисунок 2кл, а) относятся резиновая мембрана 1 и пружина 2. Регулирующий орган клапана сострит из корпуса 8, в котором установлены седла 6 и 9, а также затвор 10 пробкового типа. Клапан присоединяется к трубопроводу при помощи фланцев 7. В верхней крышке 5 расположен сальник 3 с лубрикатором 4.

При подаче сжатого воздуха в верхнюю камеру мембранной головки затвор 10 перемещается вниз, причем величина перемещения прямо пропорциональна давлению воздуха.

Движение затвора приводит к уменьшению проходного сечения регулирующего органа и к снижению расхода жидкости или газа.

Регулирующий орган нормально закрытого клапана (рисунок 2кл, б) отличается от нормально открытого клапана расположением затвора относительно седел. Повышение давления воздуха в рабочей полости исполнительного механизма увеличивает пропускную способность клапана.

На рисунке 2кл, в показан регулирующий орган стального клапана типа МРК отличающегося от клапана типа К конструкцией присоединительных фланцев.

На рисунке 3кл показан кованый двухседельный регулирующий клапан с ребристой рубашкой охлаждения 1, благодаря которой сальник 2 клапана вынесен из корпуса 3.

1 - ребристая рубашка охлаждения; 2 - сальник; 3 - корпус

Рисунок 3кл - Двухседельный регулирующий кованый клапан для сред с температурой до +450 °С.

Двухседельным регулирующим клапанам кованой конструкции в зависимости от их модификаций присвоены следующие шифры: К - клапан с корпусом из углеродистой стали для неагрессивных и слабоагрессивных сред, д температурой до 300 ^оС; КР - клапан с корпусом из углеродистой стали, но с ребристой рубашкой охлаждения, позволяющей его использовать при температурах до 450 °С; КЯ и КРЯ - клапаны с корпусами из нержавеющей стали, что дает возможность применять их в агрессивных средах; МРК - мембранный регулирующий клапан на условное давление 100 кгс/см² с корпусом из углеродистой стали для неагрессивных и слабоагрессивных сред с температурой до 300 °С; МРКР - то же, что клапаны МРК., но с ребристой рубашкой охлаждения, позволяющей использовать клапан при температурах до 450 °С; МРКЯ и МРКРЯ - соответственно то же, что и клапаны МРК и МРКР, но с корпусами из легированной стали, что позволяет применять их в агрессивных средах.

При регулировании потоков полимеризующихся или застывающих сред применяют регулирующие клапаны с обогревом (рисунок 4кл).

Рисунок 4кл – Двухседельный регулирующий сальниковый клапан с рубашкой обогрева

В этих клапанах корпус 1 снабжен рубашкой 2, в которую подводится перегретый водяной пар, что позволяет поддерживать вязкость регулируемой среды в заданных пределах.

Регулирующие клапаны с сильфонным уплотнением штока сложнее и дороже сальниковых. Они предназначены для регулирования потоков сред, утечка которых в атмосферу не допускается (например, дорогостоящие продукты, а также ядовитые, взрывоопасные и пожароопасные вещества).

Сильфонные клапаны (рисунок 5кл) применяют для сред с температурой до 225 °С для застывающих и в основном для низкотемпературных сред (температурой до минус 225 ^оС).

1 – верхняя крышка; 2 - труба; 3 и 8 - фланцы; 4 - стакан; 5 - сальник; 6 - верхний шток; 7 - шарнирное соединение; 9 - сильфонное устройство; 10 - шток затвора

Рисунок 5 - Двухседельный сильфонный регулирующий клапан с температурой до минус 250 ^оС

Верхняя крышка 1 такого клапана сварной конструкции имеет удлиненную трубу 2, на конце которой находится фланец 3 (см. рисунок 5кл). К нему при помощи шпилек крепится стакан 4 с фланцем 8 для установки клапана на термоизоляционном кожухе.

Шток 10 затвора заканчивается шарнирным соединением 7, связывающим его с верхним штоком 6, который проходит сквозь стакан 4 и уплотнен в нем при помощи сальника. Бессальниковое уплотнение штока 10 осуществляется при помощи сильфонного устройства 9. Конструкция клапана содержит аварийное сальниковое уплотнение на случай прорыва сильфона.

Сильфоны, как правило, изготовляют из кислотостойких сталей, а по специальным заказам - из титана, хастеллоя или других специальных сплавов. Для особых условий эксплуатации осуществляют серебрение сильфона. В конструкциях клапанов с сильфонным уплотнением должно быть предусмотрено устройство для предохранения сильфона от скручивания.

Затвор и седла двухседельных клапанов изготавливают из нержавеющих сталей, а иногда наплавляют твердым сплавом. Для повышенной герметичности клапанов в некоторых конструкциях двухседельных клапанов уплотнительные поверхности затвора выполнены из полимерных материалов (например, фторопласта).

Корпусы и крышки двухседельных клапанов в зависимости от давления, температуры и рабочей среды изготавливают из чугуна, углеродистой или нержавеющей стали, а по специальным заказам - и из других материалов (например, титана).

Затворы, седла, сальники, сильфоны, крышки, прокладки и другие детали и сборки современных двухседельных регулирующих клапанов выполняют с учетом полной взаимозаменяемости. Это создает широкие возможности для унификации не только двухседельных клапанов, но и односидельных и других регулирующих клапанов. Следует отметить, что места сочленения двухседельных регулирующих клапанов ( и других клапанов) также унифицированы, что позволяет комплектовать исполнительные устройства различными приводами.