42.Задвижки, вентили и предохранительные клапаны: конструкция и применение.

Задвижка (шибер) - трубопроводная арматура, в которой запирающий элемент (шибер или диск) перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Используется преимущественно в качестве запорной арматуры: запирающий элемент находится в крайних положениях "открыто" и "закрыто". Широко применяется в качестве запорной и регулирующей арматуры на газоходах большого диаметра.

Наиболее употребительны задвижки с клиновым затвором. Такая задвижка может иметь один клин, соединенный со шпинделем (рис. 3). В этой конструкции для создания плотного контакта с двусторонним седлом клапана, установленным в корпусе, при опускании шпинделя с клином требуется подгонка клина к двум поверхностям, что выполнить полностью не удается. Более совершенна конструкция, приведенная на рисунке 4, в которой сидящий на шпинделе клин состоит из двух уплотняющих дисков (тарелок).

Рисунок 3. Задвижка с клиновым затвором с цельным клином.

Рисунок 4.Задвижка с клиновым затвором из двух дисков (тарелок). 1 — шпиндель; 2 — корпус; 3—распорный гриб; 4 — седло; 2 — корпус, 5 — уплотняющий диск (тарелка).

При опускании шпинделя к уплотняющим кольцам (седлу) задвижки подходят обе тарелки, а окончательная плотность соединения достигается при последующем опускании шпинделя, так как тарелки прижимаются распорными грибками. Такие задвижки применяют как на паре, так и на воде.

Клапан - трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды в седле корпуса арматуры.

Клапан, в котором запирающий элемент перемещается с помощью винтовой пары и управляется вручную, называется вентилем.

Вентили

Вентиль - трубопроводная арматура, в которой открытие и закрытие прохода для среды осуществляется путем возвратно-поступательного перемещения золотника закрепленного на шпинделе. Нижняя поверхность золотника пришлифована к краям отверстия в корпусе вентиля – к седлу. Шпиндель снабжен резьбой и ввернут в неподвижную втулку. При вращении маховика шпиндель поднимается и опускается вместе с золотником.

Рисунок 5.Запорный проходной вентиль высокого давления:  1 — шпиндель; 2 — полукольцо; 3 — основной клапан (тарелка); 4 — корпус; 5 — седло; 6— разгрузочная тарелка; 7—коническая часть шпинделя; 8 — втулка.

Для открытия вентилей и задвижек высокого давления необходимо преодолевать большие усилия, так как при начальном положении существует большой перепад давлений по обе стороны клапана. Ранее для облегчения открытия применяли обводные трубки малого диаметра с вентилем на них, открыв который выравнивали давление по обе стороны клапана, а затем уже поднимали его. Однако при этом создавались дополнительные участки высокого давления и увеличивалось количество арматуры. В современных конструкциях применяют метод внутренней разгрузки (рис. 5). Вначале поднимается разгрузочный клапан 6 малого диаметра, открывая доступ среде по обеим сторонам основного клапана 3, Подъем клапана 6 идет до упора его в полукольцо 2, в связи с чем начинается уже подъем основного клапана. Для уменьшения возможных утечек воды через сальник на шпинделе 1 имеется коническая поверхность, упирающаяся во втулку крышки при полном открытии вентиля.

При открытом положении вентилей протекающая среда воздействует на клапан (в отличие от задвижек, создающих вместе с седлом плотное соединение). Поэтому в связи с возможным эрозионным воздействием потока на клапан плотность вентилей обычно нарушается быстрее, чем плотность задвижек. В вентилях возможна подача среды или только под клапан, или только на клапан. На трубопроводах вентили следует располагать в соответствии с указателем направления движения среды (стрелки), чтобы не создавать на шпинделе нерасчетных усилий.

Разновидностью этого типа арматуры является диафрагмовые вентили, у которых в качестве запорного элемента используется мембрана. Мембрана фиксируется по внешнему периметру между корпусом и крышкой, выполняет функцию уплотнения корпусных деталей и подвижных элементов относительно внешней среды, а также функцию уплотнения запорного органа. Корпус вентиля покрыт внутри защитным слоем резины или пластмассы. Их широко применяют в коррозионно-активных средах (серная кислота). Недостаток – температурный интервал до 60оС, отсутствие абразивных частиц.

Запорная арматура (запорные задвижки, клапаны, вентили) должна быть или полностью открыта, или полностью закрыта. Использование ее как регулировочной арматуры приводит к повышенному эрозионному износу деталей и нарушению основного соединения, а в результате — к протечкам. Для регулирования расхода или давления существует специальная арматура – регулировочные вентили.

Регулировочные вентили отличаются от запорных профилем клапана и седла (рис. 6). Односедельный клапан 3 в виде иглы имеет переменное сечение. Он или укреплен на шпинделе 1, или выполнен с ним как одно целое. Седло 2 укреплено на резьбе в корпусе 4 вентиля и имеет расширяющееся сечение. Такой вентиль не может работать без протечек, но этого и не требуется, так как он не запорный. Профилированный клапан-игла позволяет изменять расход среды пропорционально его перемещению.

	Рисунок 6.Рабочая часть регулировочного вентиля для воды:  1 - шпиндель; 2 - седло; 3 - клапан; 4 - корпус.
	Рисунок 7.Рабочая часть регулировочного вентиля для пара