Uzavírací armatury se objevily jako úplně první ze všech typů potrubních armatur, nebo přesněji těch výrobků, které byly na ně později přeměněny. Dlouho zůstala jediná a teprve poté, jak se vyvíjela, se objevily bezpečnostní, kontrolní, kontrolní a další typy potrubních armatur.
Dnes jsou uzavírací armatury, určené k uzavření průtoku pracovního média s určitou těsností, jedním z nejoblíbenějších typů potrubních armatur.
Uzavírací armatury pracují v cyklickém režimu „zavírání-otevírání“ pracovní dutiny potrubí nebo ve statickém režimu normálně uzavřeno/otevřeno.
Konstrukce uzavíracích armatur odpovídá řešení jejího hlavního úkolu – zajistit dvě polohy pracovního tělesa („otevřeno“ a „zavřeno“), proto nemusí být zajištěna jeho mezipoloha.
Typické uzavírací ventily zahrnují kulové ventily, šoupátka, membránové a vlnovcové ventily. Kulové kohouty jsou široce používány v různých oblastech technologie na potrubí malého průměru, včetně instalace přístrojového vybavení.
Ventily se používají na technologických a hlavních potrubích o průměru 50 až 2000 mm a více.
Instalace uzavíracích ventilů ve formě membránových ventilů je účinná, když je požadováno rychlé uzavření průtoku a vysoká cykličnost.
Vlnovcové ventily jsou spolehlivé ve ztížených provozních podmínkách, kdy jsou neakceptovatelné úniky do vnějšího prostředí, nebo je z důvodu omezeného přístupu obtížná údržba uzavíracích ventilů.
Na kombinaci funkcí potrubních armatur a správného přístupu k terminologii
Vyrábí se několik variant kombinovaných armatur, které kombinují funkce uzavíracích armatur s funkcemi jiných typů potrubních armatur.
Uzavírací a regulační ventily a uzavírací a zpětné ventily jsou tedy jakousi symbiózou uzavíracích a podle toho i regulačních a zpětných ventilů.
Zpětné uzavírací ventily plní funkce zpětných ventilů, přičemž jsou schopny násilně uzavřít nebo omezit zdvih blokovacího prvku. Příklady jeho provedení jsou zpětný uzávěr a zpětný uzávěr. Uzavírací armatury s minimální dobou odezvy, danou požadavky technologického procesu, se nazývají „uzavírací armatury“. V “GOST 24856-2014 Potrubní armatury. Termíny a definice“, použití názvu „vysokorychlostní armatury“ k jeho označení se nedoporučuje. Stejný dokument nedoporučuje nazývat drenážní armatury „odtokové armatury“. (Vypouštěcí ventily jsou uzavírací ventily určené k vypouštění pracovní kapaliny z nádrží a zásobníků potrubních systémů). Stejně jako použití slova „ventil“ v technické dokumentaci pro označení uzavíracího ventilu kvůli jeho nejednoznačnému výkladu. Což ovšem nijak neomezuje používání podstatného jména „ventil“ v běžné řeči, reklamě a médiích pro označení uzavíracích ventilů, obvykle ručně ovládaných.
Oblasti použití uzavíracích armatur
Uzavírací potrubní ventily se používají v široké škále technologií a typů zařízení. Patří mezi ně jaderná (nejen jaderná) energetika, chemický a ropný rafinérský průmysl a potrubní doprava, které mají velký ekonomický význam a z hlediska ochrany životního prostředí mimořádně odpovědné. A také letectví, kosmonautika, vakuová technika atd., které jsou na špici vědeckotechnického pokroku.Instalace uzavíracích armatur a opravy uzavíracích armatur tvoří významnou část prací v sektoru veřejných služeb, tzv. z nichž nejdůležitějšími součástmi jsou uzavírací armatury pro přívod vody, uzavírací armatury pro vytápění, uzavírací armatury plynu atd.
Uzavírací ventily potrubí, jako součást mnoha strojů, přístrojů a zařízení, významnou a často rozhodující měrou, jako například u potrubí, určují jejich nepřerušovaný provoz, přímo ovlivňují bezpečnost výrobního personálu a pomáhají minimalizovat rizika havarijních situací, ekonomických ztrát a škod na životním prostředí.
Více než jen armatury
Je nemožné přeceňovat roli, kterou hrají uzavírací ventily. Náklady na jeho rozpad mohou být velmi vysoké. Jak významný může být význam uzavíracích armatur názorně ilustruje ropný a plynárenský průmysl, ve kterém jsou uzavírací a uzavírací a regulační ventily nejdůležitějšími součástmi technologických systémů, které se používají k výrobě, dopravě, skladování a distribuovat ropu a zemní plyn. Selhé uzavírací armatury na potrubí jsou zodpovědné za pětinu všech nehod vedoucích ke ztrátám surovin. V důsledku havárií ropovodů a plynovodů v Rusku se ročně ztratí několik miliard m³ zemního plynu a přibližně milion tun ropy a ropných produktů. Bylo by však špatné svádět vinu pouze na armatury, neboť u většiny takových havárií hraje hlavní roli lidský faktor – 80 % případů ztráty těsnosti uzavíracích armatur vzniká v důsledku nevyhovující organizace jejího provozu a pouze 20 % v důsledku opotřebení nebo ztráty pevnosti.
Ať už jsou důvody neúčinného provozu uzavíracích ventilů jakékoli, škody z toho jsou obrovské a někdy, bez nadsázky, katastrofální. Nejde jen o přímé finanční náklady v důsledku samovolných úniků, ale někdy i mnohem větší nepřímé – důsledek odstavení potrubí z důvodu opravy. Koneckonců, aby se eliminovaly následky selhání uzavíracích ventilů instalovaných na lineární části hlavního potrubí, je nutné zastavit přepravu surovin, odříznout úsek s vadnými uzavíracími ventily a odvzdušnit z jeho obsahu ve značném množství. Například v důsledku mnohakilometrových vzdáleností mezi lineárními ventilovými jednotkami na plynovodech se při poruše lineárního ventilu uvolňuje plyn do atmosféry z úseku dlouhého několik desítek kilometrů. Ekonomické škody jsou ale jen částí problému. Někdy jsou větším nebezpečím škody způsobené na životním prostředí a hrozba vytvoření výbušné atmosféry.
Požadavky na uzavírací armatury: spolehlivost a těsnost
Základním požadavkem na uzavírací armatury je spolehlivost. Správné stanovení ukazatelů spolehlivosti ventilů je úkolem č. 1 při návrhu potrubních systémů.
Spolehlivost uzavíracích ventilů, stejně jako všech ostatních potrubních ventilů, je především těsnost – schopnost ventilových prvků a spojů zabránit výměně plynu nebo kapaliny mezi oddělenými dutinami. Ztráta těsnosti je hlavním projevem poruchy uzavíracího ventilu. Součásti a části armatur musí spolupůsobit tak, aby vytvářely spoje, které znemožňují pronikání médií skrz ně v jakémkoli směru, nebo je alespoň omezují na daný stupeň těsnosti.
Stupeň těsnosti je kvantitativní charakteristikou těsnosti.
Přísné požadavky na těsnost uzavíracích armatur musí být splněny v extrémně obtížných provozních podmínkách, pod vlivem široké škály zatížení, která způsobují tření, opotřebení, únavu a stárnutí. Proto je u všech typů kontrolních zkoušek armatur nutné provádět zkoušky na těsnost ve vztahu k okolí a zkoušky na těsnost armatury.
Hlavní břemeno odpovědnosti za zajištění těsnosti uzavíracích armatur leží právě na armaturách – soustavě pohyblivých a stacionárních částí, které tvoří průtočnou plochu a spojení bránící průtoku pracovního média. Vrata představují přibližně polovinu všech poruch uzavíracích ventilů, zatímco prvky tělesa tvoří ne více než 15 %.
Těsnost armatury je hlavní funkční vlastností uzavíracích armatur. Vyznačuje se schopností zabránit výměně mezi oddělenými dutinami a zajistit tak účinné a bezproblémové uzavření průtoku pracovního média bez ohledu na jeho termodynamický stav. Ventily potrubních armatur mají jednu nebo druhou třídu těsnosti.
Zajištění funkční spolehlivosti armatur je stanoveno již ve fázi návrhu, neboť jak ukazuje zkušenost, příčinou značné části poruch spojených s netěsností jsou konstrukční a technologické vady. Důvody selhání uzavíracích ventilů mohou být různé, ale častěji než jiné je to opotřebení a nedostatečná hustota kontaktu potrubních spojů; oslabení funkční spolehlivosti systému „potrubí – uzavírací armatury“.
Těsnost ventilu je zajištěna maximální konvergencí hladkých těsnících ploch lícujících v geometrii. K dosažení požadovaného výsledku je třeba vyřešit řadu složitých technických problémů. Například pro dosažení snížení drsnosti pohyblivých rozhraní povrchů uzavíracích ventilů. K tomu jsou do technologického procesu zahrnuty dokončovací operace: leštění, lapování atd. Tato strana „mince“ má ale stinnou stránku: získat povrch s nejvyšší možnou třídou čistoty nemusí být ekonomicky proveditelné a navíc kontakt homogenních, velmi čistých povrchů je často doprovázen jejich „přilepením“ – záchvat v důsledku molekulární interakce.
Dalším způsobem, jak dosáhnout vysoké těsnosti, je deformace těsnicích ploch během provozu. Díky elastickým nebo plastickým deformacím, které vznikají jako důsledek zhutňovacích sil zatěžujících konstrukci ventilu, se snižují nerovnosti na dosedacích plochách. Použití nekovových materiálů s nízkou úrovní elasticity při výrobě ventilů umožňuje tato „opravná“ zatížení snížit a tím „nepřetěžovat“ výztuž požadavky na její pevnost, hmotnost a rozměry.
Mezi opatřeními, která mají zabránit poruchám provozu uzavíracích armatur, si zaslouží zmínku nejen kvalita uzavíracích armatur, za kterou odpovídají výrobci uzavíracích armatur, ale její efektivní údržba – včasná výměna uzavíracích armatur. uzavíracích ventilů a kontroly uzavíracích ventilů.
Když mluvíme o uzavíracích ventilech, mimovolně se nabízí analogie s binárním číselným systémem. Stejně jako používá pouze dvě čísla – 0 a 1, je funkce uzavíracích ventilů omezena na dvě polohy tělesa zámku – “zavřeno” a “otevřeno”. Podobnost je i v tom, že stejně jako složitá kybernetická věda, opírající se o tak zdánlivě jednoduchý binární systém, doslova převrátila moderní svět naruby, tak uzamykací zařízení, i přes své zdánlivě mizivé schopnosti, má ve skutečnosti obrovský potenciál, který mu umožňuje obsadit tak významné místo ve světě potrubních armatur.
Uzavírací armatury jsou jedním z nejběžnějších typů potrubních armatur a jsou určeny k uzavření průtoku pracovního média s určitou těsností. Počet uzavíracích armatur tvoří podle odborníků asi 80 % z celkového počtu použitých potrubních armatur. V důsledku archeologických vykopávek bylo zjištěno, že lidé používali uzavírací ventily před více než 5 tisíci lety. Starověké egyptské rukopisy obsahují informace o organizaci zásobování vodou a používání rotačních a talířových ventilů. Při pečlivějším studiu rozsahu použití uzavíracích armatur a určité dávce předpokladu lze vidět principy jejího fungování i u lidí a zvířat: pomocí tzv. „živých uzavíracích armatur “ je zablokován průtok kapaliny odváděné z těla.
Uzavírací ventily v závislosti na provedení zahrnují kohouty, ventily, šoupátka a klapky. Někdy je pojem ventil mylně nahrazen pojmem ventil – to je nesprávné a takové nahrazení není v seriózní odborné literatuře povoleno. Je třeba také poznamenat, že podle GOST R 52720-2007 2007 „Potrubí armatury. Termíny a definice“ nedoporučuje se používat termíny tlumič; klapka; těsnící ventil; hermetický ventil místo termínu motýlkový ventil.
Kohout je druh potrubní armatury, ve které se blokovací nebo ovládací prvek, který má tvar rotačního tělesa nebo jeho části, otáčí kolem své vlastní osy. Jeřáby jsou vyrobeny z kovů a jejich slitin nebo plastu. Ventily jsou k dispozici v provedení s částečným a plným otvorem. U ventilů s částečným otvorem je průměr vnitřního otvoru menší než průměr trubky, ke které je připojen, ale u ventilů s plným otvorem jsou tyto průměry stejné.
Jedním z moderních a nejprogresivnějších typů ventilů je tzv. kulový kohout, který se stále více využívá v různých oblastech techniky i v běžném životě. Konstrukce kulového kohoutu je poměrně jednoduchá a je známá již více než 100 let. Zpočátku se však nerozšířil tak, jako je tomu nyní, kvůli neschopnosti zajistit spolehlivé blokování toku pracovního prostředí. Později se objevily nové materiály, které umožnily zaručit spolehlivost uzavření průtoku pracovního média a výrazně snížit námahu potřebnou k obsluze jeřábu. U kulových kohoutů je průtok pracovního média blokován rotující kulovou zátkou, uvnitř které je průchozí otvor. V závislosti na řešeném problému dochází při otočení koule o 90° buď k úplnému zablokování toku pracovního média, nebo k úplnému otevření tohoto toku. Mezilehlé polohy koule jsou možné. Kulový kohout v tomto případě funguje jako regulátor průtoku pracovního média. Kulové kohouty mají nepochybně řadu výhod oproti jiným typům ventilů. Mezi tyto výhody patří:
- jednoduchost a spolehlivost designu;
- vysoká těsnost;
- relativně malá velikost;
- jednoduchý tvar průtokové části a absence stagnujících zón v ní;
- pohodlné ovládání;
- málo času a úsilí potřebné k otočení.
Ventil
Ventil je druh potrubní armatury, ve které se uzavírací nebo ovládací prvek ve tvaru rotačního tělesa nebo jeho části otáčí kolem vlastní osy, libovolně umístěné ve vztahu ke směru proudění pracovního média. Ventil je v podstatě dočasnou překážkou v potrubí a nejčastěji se používá k automatickému uvolnění přebytečné tekutiny. Tím se zabrání nehodám způsobeným nadměrným tlakem pracovního média na stěny potrubí. Konstrukčně se ventil skládá z těla, krytu, sedla, šoupátka (tlumiče) a tyče. Pracovní médium vstupuje do tělesa ventilu a v závislosti na řešeném úkolu zcela nebo částečně blokuje jeho průtok. V tomto případě může proud pracovního média buď změnit směr svého pohybu, nebo jej udržet beze změny.
Šoupátko
Ventil je druh potrubní armatury, ve které se blokovací nebo ovládací prvek pohybuje kolmo k ose proudění pracovního média. Uzavíracím prvkem ventilu je šoupátko, které mírně přesahuje průtok pracovního média. Těsnost uzávěru průtoku je zajištěna přitlačením šoupátka k sedlu tlakem proudu pracovního média. Nedoporučuje se používat ventily k částečnému blokování průtoku pracovního média, protože v tomto případě vznikají vibrace, které brzy povedou ke zničení výztuže. Šoupátka mohou být paralelní, klínová, se stoupajícím nebo statickým vřetenem.
Klapka
Škrtící klapka je typ ventilu, ve kterém je blokovací nebo ovládací prvek ve formě disku, který se otáčí kolem osy kolmé nebo pod úhlem ke směru proudění pracovního média.
Nejčastěji se škrticí klapky používají na potrubí velkého průměru a při nízkých průtočných tlacích pracovní tekutiny. Nejtypičtější aplikace pro škrticí klapky jsou:
- rozvody a rozvody vody, tepla a plynu;
- ventilační a klimatizační systémy;
- hasicí systémy;
- při práci s abrazivním a mírně agresivním pracovním prostředím.
Právě provoz klapek v takových prostorách klade zvýšené nároky na spolehlivost a těsnost.
Jak bylo uvedeno na začátku článku, až 80 % potrubních armatur patří do kategorie uzavírací. Rozsah jeho použití je neobvykle široký – ultravysoké a ultranízké tlaky, ultravysoké a ultranízké teploty, toxický a abrazivní charakter pracovního prostředí atd. Díky vylepšené konstrukci a použití nových materiálů se rozsah použití uzavíracích armatur a řešené problémy neustále rozšiřují. Výběr potřebných armatur může být někdy extrémně obtížný. V takových případech je vhodnější vyhledat služby specialistů, kteří mají velké množství různorodých znalostí a bohaté zkušenosti. Často pouze takoví specialisté mohou vyřešit problém s výběrem požadovaných armatur, jejich instalací a údržbou.
