Учебное пособие. Учебное пособие введение

• Название: Учебное пособие введение
• Дата: 29.10.2019
• Размер: 0.92 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие.docx
• Тип: Учебное пособие; #92529
• страница: 6 из 7

Вентили. Напомним, что вентиль - это разновидность клапана, предназначенная для ручного управления расходом потока. В качестве затвора в вентилях используется пара «диск - седло». Диск закреплён на шпинделе, который движется возвратно-поступательно по ходовой резьбе перпендикулярно плоскости седла (см. рис. 3.1, б, 3.2).

Применение ходовой резьбы, обладающей свойством самотор­можения, позволяет оставлять затвор в любом положении с уверенно­стью, что это положение сохранится и не будет самопроизвольно из­меняться под действием давления среды.

Вентиль отличается простотой конструкции и обеспечивает высокую плотность в закрытом положении. Промышленностью вы­пускаются вентили с размером до D_y=200 мм. Но наиболее целесооб­разна установка вентилей на трубопроводах малого диаметра. По мере увеличения условного диаметра трубопровода, начиная с Dy=50 мм, вентили уступают место задвижкам.

Это объясняется тем, что при больших условных диаметрах прохода и высоких давлениях усилие на шпинделе возрастает на­столько, что вентиль становится трудноуправляемым.

Положительным качеством вентиля является сравнительно не­большой ход затвора, необходимый для полного открытия вентиля. Для этой цели тарелку вентиля достаточно поднять на У диаметра от­верстия в седле, тогда как для открытия задвижки необходимо клин или диск переместить на величину, равную диаметру отверстия, т.е. в четыре раза больше, поэтому вентиль имеет значительно меньшую габаритную высоту, чем задвижка того же диаметра, но длина его (расстояние между наружными торцами проходных фланцев вентиля) больше, чем в задвижке, причем с увеличением диаметра прохода эта разница увеличивается.

Конструкторами арматуры создано большое количество типов вентилей, предназначенных для работы в конкретных условиях. На рис. 3.3 сделана попытка показать классификацию используемых в промышленности вентилей.

По месту расположения на трубопроводе различают вентили проходные (рис. 3.4, а) и угловые (рис. 3.4, б).

Проходные вентили устанавливаются на горизонтальном или вертикальном участке трубопровода, угловые - на месте поворота трубопровода. Угловые вентили имеют меньшее гидравлическое со­противление, однако область их применения ограничена поворотными участками трубопровода.




Р и с. 3.4. Типы запорных вентилей:

а - вентиль запорный проходной; б - вентиль запорный угловой

И проходной, и угловой вентили вызывают резкое изменение траектории потока, что приводит к значительным потерям давления в них. С целью уменьшения гидравлического сопротивления сконст­руированы прямоточные вентили (рис. 3.5). Их шпиндель расположен под углом к оси прохода потока. Но за уменьшение сопротивления приходится заплатить увеличением хода шпинделя: для полного от­крывания вентиля этот ход у прямоточного вентиля значительно больше, чем у нормального.



Р и с. 3.5. Вентиль прямоточный




Как правило, вентили конструируются и устанавливаются так, чтобы движение среды происходило «под клапаном», т.е. навстречу движения тарелки клапана при закрывании (см. рис. 3.1, а и 3.2). Об­ратное движение среды, т.е. «на клапан» (см. рис. 3.1 б), осуществля­ется редко и применяется главным образом в вентилях большого диа-

метра, для неответственных установок, с целью разгрузить шпиндель от больших продольных усилий сжатия.

Для присоединения к трубопроводам вентили снабжаются либо фланцем, либо муфтами с внутренней резьбой. Для энергетических установок вентили ввариваются в трубопровод, для чего они снабжа­ются соответствующими патрубками.

Вентили чаще всего приводятся в действие вручную, с помо­щью маховика. В последнее время все шире стали применять вентили с электрическим, электромагнитным, пневматическим и гидравличе­ским приводом. На рис. 3.6 показан конструкция вентиля с электро­приводом.




Р и с. 3.6. Вентиль с электроприводом



Задвижки. Напомним, что задвижка - это арматура с затвором в виде листа, диска или клина, который перемещается вдоль уплотни­тельных поверхностей корпуса перпендикулярно оси потока.

Задвижки имеют большее распространение и применяются обычно для трубопроводов от D_y=50 мм до D_y=2000 мм. Положитель­ными качествами задвижки являются сравнительная простота конст­рукции и малое, по сравнению с вентилями, гидравлическое сопро­тивление, поэтому в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве запорно-регулирующего устройства, как правило, используются задвижки. Недостатком задвижек является их относительно большая высота, поэтому в тех случаях, когда затвор должен быть, как правило, закрыт, а открывание производится редко, в целях экономии места при D_y <200 мм используется вентили. Прин­цип работы задвижки показан на рис. 3.7, а её устройство - на рис. 3.8.



Рис. 3.7. Принципиальная схема работы

клиновой задвижки: 1 - запорно- регулирующий орган (клин); 2 - корпус; 3 - уплот­нительные поверхности корпуса





а б

Р и с. 3.8. Устройство задвижки:

а - положение «закрыто»; б - положение «Открыто»; 1 - затвор; 2 - корпус; 3 - шпиндель; 4 - маховик; 5 -

уплотнительная прокладка; 6 - фланец

Внешне отличить задвижку от вентиля довольно просто: у вен­тиля маховик вращается и выдвигается вместе со шпинделем, а при вращении маховика задвижки шпиндель не вращается, а только вы­двигается из корпуса (при открывании) или заходит в него (при за­крывании).

Конструкторами создано большое многообразие задвижек.

Классифицировать их можно по различным признакам (рис. 3.9). Обычно в основу классификации кладут следующие признаки:

• 
  конструкция запирающего элемента (затвора);
  
• 
  расположение ходового узла;
  
• 
  тип привода;
  
• 
  способ подсоединения к трубопроводу.
  




Однодисковый Двухдисковый

По форме запорного органа задвижки подразделяются на кли­новые и параллельные.

Клиновая задвижка имеет затвор, в котором уплотнительные поверхности расположены под небольшим углом друг к другу, обра­зуя клин. В параллельной задвижке уплотнительные поверхности рас­положены параллельно друг другу.

Клиновые задвижки изготовляются с цельным (жестким или упругим) клином или составным двухдисковым клином, образован­ным двумя расположенными под углом друг к другу дисками, обра­зующими таким образом клин. Применение жесткого клина в задвиж­ках малых диаметров создает надежную конструкцию с высокой гер­метичностью запирающего элемента, но при колебаниях температуры рабочей среды здесь возникает вероятность заклинивания затвора в корпусе. Затвор в виде упругого клина лишён этого недостатка. При повышенных требованиях к герметичности применяется двухдиско­вый затвор.

Параллельные задвижки могут иметь затвор в виде одного дис­ка или листа (шиберная), или в виде двух дисков с расположенным между ними распорным клином или распорной пружиной. При небла­гоприятных условиях работы уплотнительных колец затвора, во избе­жание коррозии и задирания металла рабочих поверхностей, применяются параллельные задвижки со смазкой. В таких задвижках по­лость корпуса заполняется консистентной смазкой, которая смазывает уплотнительные кольца и несколько повышает герметичность затвора

Задвижки обычно изготавливаются полнопроходными, т. е. диаметры отверстий в проходах задвижки не сужаются. В некоторых случаях, с целью экономии места при монтаже и с целью уменьшения усилий и моментов, необходимых для управления расходом, приме­няются суженные задвижки, у которых диаметры отверстий в корпусе сужаются.

На рис. 3.10, а показана полнопроходная задвижка с цельным клином, на рис. 3.10, б - суженная задвижка с симметричным сужени­ем, а на рис. 3.10, в - суженная с несимметричным. Суженные за­движки имеют больший коэффициент гидравлического сопротивле­ния, чем полнопроходные.

Для управления задвижками используется ручной или электро­привод. На задвижках больших диаметров с ручным управлением ис­пользуется редуктор с червячной, конической или цилиндрической зубчатой передачами для уменьшения необходимого усилия на махо­виках ручного привода

Для снижения физических усилий, необходимых для управле­ния задвижками, а также с целью автоматизации процесса задвижки снабжают электроприводом (рис. 3.10, г).

Достоинства задвижек:

• 
  сравнительная простота конструкции;
  
• 
  малое гидравлическое сопротивление;
  
• 
  малая строительная длина.
  

Недостатки задвижек:

• 
  большое время открытия и закрытия;
  
• 
  большая, по сравнению с другими видами арматуры, строи­тельная высота;
  



невозможность использования для регулирования потока ра­бочей среды.

Р и с. 3.10. Конструкции задвижек:

а - полнопроходная задвижка с клиновым затвором;

б - задвижка с симметричным сужением корпуса; в - задвижка с несимметричным сужением корпуса; г - задвижка с электроприводом

Краны. Напомним, что кран - это арматура с затвором в фор­ме тела вращения.






По конструкции затвора краны подразделяются на конусные, шаровые и цилиндрические. Запорный или регулирующий орган ко­нусного крана имеет форму конуса (рис. 3.12), шарового крана - фор­му шара (рис. 3.13), цилиндрического крана - цилиндрическую.

По назначению краны подразделяются на проходные и пробно­спускные. У проходного крана имеется два присоединительных пат­рубка. Пробно-спускные краны предназначены для отбора проб и слива жидкости. Поэтому они снабжены одним присоединительным патрубком и прямым или изогнутым спуском.

• 
  По способу герметизации краны подразделяются на две груп­пы: сальниковые и натяжные. В сальниковых кранах поджатие проб­ки осуществляется путем затягивания сальника, через набивку кото­рого передается осевая нагрузка на пробку крана. Для возможности отжатия пробки с целью регулирования усилия снизу корпуса уста­навливается отжимной винт. В натяжных кранах продольное усилие на пробке создается затяжкой гайки на хвостовике пробки. Таким об­разом, в натяжных кранах верхний и нижний торцы пробки не уплот­няются, а в случаях протечки крана рабочая среда будет поступать на­ружу. В сальниковых кранах в случае образования неплотности в ко­нусном соединении среда наружу поступать не будет, а будет проса­чиваться в перекрытую часть трубопровода.
  

Без подъёма

С подъёмом

С плавающим

С шаром на

Р и с. 3.12. Краны про­ходные конусные с кре­плением муфтой: а -



сальниковое уплотнение; б - натяжное уплотнение

Для управления краном пробка крана обычно снабжается квад­ратом для ключа или рукоятки (см. рис. 3.12, б), в некоторых случаях на пробке закрепляется рукоятка управления (см. рис. 3.13).

Крепление проходных кранов на трубопроводах производится либо муфтами с внутренней резьбой (см. рис. 3.12), что обычно при­меняется для кранов из чугуна и цветных сплавов небольшого разме­ра, либо с помощью фланцев, которыми обычно снабжаются краны с большим диаметром прохода (см. рис. 3.13).

Рассмотренные конструкции кранов по выполняемой функции являются затворами, т.е. они служат для открывания или закрывания прохода потока.




Р и с. 3.13. Кран проходной шаровой фланцевый
Такие краны являются двухходовыми: они имеют два рабочих положения пробки.

Существуют также трехходовые краны, имеющие четыре положения пробки (рис. 3.14), при которых поток среды может либо разветв­ляться по двум направлениям, либо направляться в каждое из них в отдельности, либо поток может перекрываться полно­стью.