Конструкции вентилей для специфических условии работы

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

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

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

При конструировании таких вентилей приходится учитывать некоторые специальные требования, предъявляемые к их конструкции.

При этом, кроме основных параметров среды, необходимо учитывать: спо­соб присоединения к трубопроводу; взрывоопасность среды; величину пере­пада давления на дроссельной паре, что определяет направление подачи ра­бочей среды в корпусе и наиболее выгодную конструкцию золотника; вид энергии, подводимой к приводу.

Ниже приводится описание конструкций некоторых типов специальных вен­тилей, широко применяемых в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Вентили высокого давления

Вентили этого типа изготовляют с диаметрами условных проходов от 3 до 125 мм, рассчитанные на рабочие давления до 2500 кгс/см². Отличительны­ми особенностями конструкции вентилей высокого давления 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 закрывания вентиля; увеличенная, по сравнению с обычными вентилями, высота; отсутст­вие вращения шпинделя вокруг оси.

В широко распространенной конструкции запорного углового вентиля вы­сокого давления (рис. IV.12) корпус ) вентиля соединяется болтами со стой­кой 7. Уплотнение между стойкой и корпусом обеспечивается сжатием флан­ца корпуса сальника 5. Для исключения разгерметизации рабочей полости вентиля стойка сцентрирована на корпусе по посадке. Набивка сальника б затягивается нажимной гайкой 8, ввинченной в стойку. В затянутом положе­нии гайка контрится болтом. Седло 2 поджимается к кромкам корпуса гайкой. Золотник 3 связан со шпинделем 10 посредством штока 4. Шток присоеди­няется к шпинделю при помощи сцепки 9, конструкция которой исключает вращение штока вокруг оси. Маховик 11 имеет достаточно большие габарит­ные размеры, так как при перекрывании вентиля, помимо усилия давления

среды и создания необходимого уплотнения, приходится преодолевать и боль­шие усилия трения между штоком и набивкой. Тщательно обработанные кон­цы патрубков позволяют применять линзовые прокладки, затягиваемые при помощи "фланца 12.

1 - корпус; 2 - седло; 3 - золотник; 4 - шток: 5 - корпус сальника; 6 - набивка сальника; 7 - стойка (бугель); 3 - нажимная гайка; 9 - сцепка; 10 - шпиндель; 11 - маховик; 12 - присоединительный фланец

Рисунок 12в - Запорный угловой вентиль высокого давления

В игольчатом регулирующем угловом вентиле высокого давления (рис. IV. 13) также основное внимание уделяется надежности сальника 3, который затягивают при помощи контргай­ки 5, Крышка в конструкции отсутству­ет, поэтому сальник расположен непо­средственно в кованом корпусе /. Стойка крепится к корпусу при помощи резьбового соединения. Нажимная гай­ка 6 перемещается по резьбе, нарезанной по наружной поверхности стойки. Недостатком конструкции является соединение нажимного элемента со стой­кой. Наружная резьба, нарезанная на стойке, легко загрязняется и разру­шается, тем более что в нарезанной поверхности имеются пазы. Это может привести к заеданию гаек 5 и 6.

1 - корпус; 2 - игла; 3 - набивка сальника; 4 - стойка; 5 - контргайка: 6 - нажимная гайка

Рисунок 13в - Игольчатый вентиль высокого давления

Игольчатые вентили такой конструкции можно применять в качестве за­порного элемента для систем измерений и пробоотборных систем в установ­ках синтеза высокого давления.

Область применения игольчатых вентилей высокого давления в настоящее время существенно расширилась в связи с появлением новых процессов син­теза. Игольчатые вентили современных конструкций могут быть использованы при температурах до 200 °С и давлениях рабочей среды до 2500 кгс/см².

Вентили для сред высоких температур

В некоторых технологических процессах широко применяют вентили, рас­считанные для работы при температурах рабочих сред более 200"С.

Необходимо, чтобы конструкции этих вентилей удовлетворяли требова­ниям: сальниковое устройство должно быть предохранено от воздействия температуры среды, а привод — от высокой темпера­туры на его выходном элементе; вентиль должен быть изготовлен из специальных температуростой-ких сплавов; герметичность перекрывания прохода должна быть достаточно надежной.

Материалами, из которых изготовляют корпусы и крышки, а также седла и золотники, служат хро-моникелевые и хромоникелемолибденовые стали или жаропрочные чугуны.

Основной проблемой, разрешаемой изготовите­лями при проектировании вентилей этого типа, является способ снижения температуры на саль­никовом устройстве до 100—150 °С. Наиболее ши­рокое распространение получили два способа ох­лаждения при помощи: ребристой рубашки и от­вода тепла паром или водой.

Охлаждение при помощи ребристой рубашки (рис. IV.14), являющейся переходным элементом между крышкой и сальником, наиболее простое. В вентилях, работающих при высоких температу­рах рабочей среды, крышка снабжена поперечны­ми ребрами. Теплоотдача через ребра в окружаю­щую атмосферу существенно уменьшает темпера­туру на сальнике. Применение поперечных ребер наиболее рационально, так как при эксплуатации в основном существует только естественный обдув

Рисунок 14в - Крышка вентили с ребрами охлаждения

Поперечные ребра не препятствуют свободному об­теканию воздуха, что исключает возможность скапливания грязи и пыли на их поверхности. Вы­сота оребренной части верхней крышки зависит от температуры среды. Для увеличения прочности крышку иногда изготовля­ют и с продольными ребрами. Однако в условиях эксплуатации ребра — это не идеальный способ снижения температуры на сальнике, так как даже небольшое загрязнение значительно уменьшает коэффициент теплоотдачи. Та­ким образом, этот способ является недостаточно надежным. Его эффектив­ность зависит от состояния поверхности ребер и качества обслуживания. Во многих случаях при монтаже требуется предусматривать специальный обдув ребер и т. д. Длина рубашки иногда достигает довольно больших размеров, что соответственно увеличивает массу и габаритные размеры вентиля.

Более эффективный способ отвода тепла — охлаждение паром или водой. Этот способ заключается в создании специальной охлаждающей полости в крышке, в которую под относительно небольшим давлением подается поток охлаждающей среды. При этом размеры полости получаются, как правило, намного меньше размеров рубашки, рассчитанной на ту же температуру. Су­щественный недостаток этого конструктивного решения — необходимость мон­тажа специальных линий подачи охлаждающей среды с соответствующим оборудованием, что удорожает эксплуатацию вентиля. Необходимо также от- . метить, что обычно охлаждающая среда подается загрязненной, поэтому время от времени требуется промывать охлаждающую полость для увеличе­ ния эффективности охлаждения.;

Вентиль с охлаждением водой (рис. IV. 15) предназначен для работы при давлениях, больших 200 кгс/см², поэтому конструкция его золотника напоминает изображенную на рис. IV". 12. Ох­лаждающая полость 3 образована на­ружной поверхностью корпуса сальника / и стойки 2. Уплотнение в местах соеди­нения осуществляется при помощи про­кладки 4 и кольца 5, а подача и отвод охлаждающей среды — при помощи от­верстий. Вентиль рассчитан для работы при температурах среды до 500 °С.

Более простое решение конструкции охлаждающей полости — получение ее методом наварки цилиндра на выточку крышки, однако при этом невозможно тщательно очистить охлаждающие по­верхности от солей и грязи.

1 - корпус сальника; 2 - стойка; 3 - охлаждающая полость; 4 - прокладка; 5 - уплотнительное кольцо

Рисунок 15в - Вентиль для работы при высоких температурах

Недостатки конструкции вентилей с водяным охлаждением — большое чис­ло мест уплотнений (что снижает надеж­ность системы охлаждения), сложность монтажа, а также трудоемкость изго­товления и высокая стоимость. Несмотря на указанные недостатки, эти вентили широко используют в процессах синтеза.