Uzavírací ventily jsou určeny pouze k úplnému uzavření nebo otevření průtoku média a mohou být pouze ve zcela uzavřené nebo otevřené poloze. Uzavírací ventily zahrnují šoupátka, uzavírací ventily, kohouty a klapky.
Typ a účel potrubí, typ uzavíracího ventilu a umístění jeho instalace v hydraulickém systému určují specifické vlastnosti provozu ventilu a také charakter požadavků na něj kladených. Uzavírací armatury na liniové části hlavních ropovodů jsou tedy po drtivou většinu svého provozu v otevřené poloze a proudí jimi proud dopravované ropy. Takové kování se zavřou pouze tehdy. když je třeba odříznout ten či onen úsek dálnice, například kvůli opravám. V tomto případě musí armatury zajistit úplnou těsnost. Základní požadavky na uzavírací armatury liniové části ropovodů jsou následující: minimální hydraulický odpor; snadné zavírání po delším používání v otevřené poloze; vysoká těsnost v uzavřené poloze; trvanlivost, protože operace výměny takového kování může být dražší než kování samotné; vysoká spolehlivost.
Na procesních a pomocných potrubích čerpací stanice ropy jsou uzavírací armatury určeny pro provozní přepínání i pro odpojování jednotlivých sekcí a jsou provozovány velmi intenzivně. Během své životnosti, která je prakticky nižší než životnost armatur lineárního dílu, tento ventil sepne mnohonásobně.
Šoupátka zahrnují uzamykací zařízení, ve kterých se uzamykací prvek při otevírání a uzavírání průtokové oblasti pohybuje ve směru kolmém na směr toku dopravovaného média. Pojistný prvek ve ventilu se pohybuje pomocí systému šroub-matice. Šoupátka se široce používají k uzavření průtoku plynných a kapalných médií v potrubích o průměru DN od 50 do 2000 mm při provozních tlacích 4 – 200 kgf/cm2 a teplotách do 450 0C.
Ve srovnání s jinými typy uzavíracích armatur mají šoupátka tyto výhody: nízký hydraulický odpor s plně otevřeným průchodem (30 – 40krát menší než u uzavíracích armatur); žádné otáčky v proudu pracovního média; Možnost použití pro uzavření toků vysoce viskózních médií; snadná údržba; relativně krátká stavební délka; Možnost dodávky média v libovolném směru. Nízký hydraulický odpor je dosažen tím, že při otáčení vřetena je aretační prvek zcela vysunut do horní části pouzdra.
Mezi nevýhody ventilů patří jejich relativně velká výška, proto v případech, kdy ventil musí být v souladu s technologickým postupem většinu času uzavřen, ale málokdy se otevírá, z důvodu úspory místa s DN ≤ 200 mm, obvykle se používá uzavírací ventil.
Ventily mohou být plné nebo zúžené, u kterých je průměr otvoru těsnících kroužků menší než průměr potrubí. Na základě tvaru blokovacího prvku se ventily dělí na klínové a paralelní. V závislosti na provedení systému šroub-matice a jeho umístění (v prostředí nebo mimo prostředí) mohou být ventily s výsuvným nebo nezatahovacím vřetenem.
Klínové ventily.
Klínové ventily mají šoupátko ve formě plochého klínu. U klínových šoupátek jsou sedla a jejich těsnicí plochy rovnoběžné s těsnicími plochami ventilu a jsou umístěny pod určitým úhlem ke směru pohybu ventilu. Výhodou takových ventilů je zvýšená těsnost průchodu v uzavřené poloze a také relativně malá síla potřebná k zajištění utěsnění.
Nevýhody ventilů tohoto typu zahrnují nutnost použití vodítek pro pohyb ventilu, jakož i technologické potíže při získávání těsnosti ventilu.
Podle provedení šoupátka mohou být všechny klínové ventily s plným, elastickým nebo kompozitním klínem.
Pevná klínová šoupátka byly široce používány, protože jejich konstrukce je jednoduchá, a proto má nízké výrobní náklady. Jednodílný klín má velmi tuhou konstrukci, je poměrně spolehlivý za provozních podmínek a lze jej použít k uzavření toků s poměrně velkými tlakovými ztrátami přes bránu.
Příkladem konstrukce ventilu tohoto typu je ventil se zatahovacím (viz obr. 12.5.a) nebo nezatahovacím vřetenem.
Ventil na obrázku 12.5.a se skládá z litého tělesa, do kterého jsou zašroubována těsnicí sedla. Zpravidla jsou vyrobeny z legovaných ocelí odolných proti opotřebení. Spolu s tělem jsou odlita a následně obrobena vodítka, aby se zafixoval směr pohybu klínu. Klín má dvě prstencové těsnicí plochy a je kloubově připojen k vřetenu přes kulovou podpěru. Horní kryt je připojen k tělu pomocí šroubů nebo svorníků. Pro vystředění krytu vzhledem k tělu má prstencový výstupek, který zapadá do drážky těla. Těsnění mezi krytem a tělesem zajišťuje těsnění, které je umístěno v drážce tělesa. Aby nedocházelo k deformacím vřetena, je do horní části krytu zalisováno vodicí pouzdro.
1 – tělo; 2 – sedlo; 3 – vedení klínového pohybu; 4 – klín; 5 – vřeteno; 6 – horní kryt; 7 – vlásenka; 8 – těsnění; 9 – vodicí pouzdro, 10 – olejové těsnění; 11 – tlaková příruba; 12 – jho; 13 – běžící matice;
Obrázek 12.5.a – Ventil s plným otvorem s plným klínem
Existuje také provedení ventilu s masivním klínem, ale s nevysouvacím vřetenem, kde je v horní části ventilu upevněna pojezdová matice. Vřeteno je zašroubováno do matice a je pevně spojeno se setrvačníkem. Systém šroub-matice slouží k převodu rotačního pohybu setrvačníku (při otevírání nebo zavírání ventilu) na translační pohyb ventilu
Ventily s elastickým klínem. U nich je ventilem řezaný klín, jehož obě části jsou navzájem spojeny pružným (pružinovým) prvkem (elastickým žebrem), který umožňuje těsnicím plochám klínu vůči sobě rotovat pod určitým úhlem, což zajišťuje jejich lepší dosednutí na těsnicí plochy sedadel. Tato vlastnost pružného klínu eliminuje nutnost individuálního technologického nastavení těsnění a snižuje riziko vzpříčení. Šoupátka tohoto typu se vyrábějí jak se zasouvacím (viz obr. 12.5.b), tak se zatahovacím vřetenem.
Konstrukce tohoto typu šoupátka poskytuje lepší utěsnění průchodu v uzavřené poloze bez individuálního technologického nastavování. Pod vlivem přítlačné síly, která je přenášena přes vřeteno, se v uzavřené poloze může pružný prvek ohnout dovnitř
1 – sedlo; 2 – závěrka; 3 – tělo; 4 – běžící matice; 5 – těsnění;
6 – vřeteno; 7 – horní kryt; 8 – kroužkové těsnění; 9 – olejové těsnění; 10 – tlaková manžeta; 11 – setrvačník.
Obrázek 12.5.b – Šoupátko s pružným klínem a posuvným vřetenem
elastické deformace, zajišťující těsné usazení obou těsnících ploch klínu a sedel. Tento typ ventilu má zvýšenou spolehlivost při vysokých teplotách (kvůli sníženému riziku nerovnoměrné tepelné roztažnosti vedoucí k zaseknutí ventilu). Nebezpečí zaseknutí v zavřené poloze však není zcela vyloučeno. Velkou nevýhodou ventilů tohoto typu je zvýšené opotřebení těsnicích ploch klínu a sedel, protože se dostávají do vzájemného kontaktu mnohem dříve než u ventilů s plným klínem.
Kompozitní klínová šoupátka. Používají se při požadavku na vysoký stupeň těsnosti průchodu při zavřené bráně.
Šoupátko s kompozitním klínem se skládá ze dvou kotoučů, mezi nimiž je rozpěrný prvek vytvořený ve formě houby s kulovým povrchem. Houba spočívá na axiálním ložisku upevněném na jiném disku. Aby se zabránilo rozpadu, jsou kotouče při otevírání průchodu umístěny v držáku. Síla od lisování vřetena je přenášena pomocí vnitřního disku.
Často existují provedení bez axiálního ložiska. V tomto případě se houba (viz obrázek 12.6) svým kulovým koncem opírá o vnitřní povrch jednoho z kotoučů. Síla z mechaniky je přenášena přes držák na vnitřní disk. Když se vřeteno pohybuje z otevřené do uzavřené polohy, kotouče se neroztahují a nedochází k žádnému tření mezi sedlem a šroubem. V okamžiku, kdy se spodní okraje kotoučů dotknou sedel, je hnací síla přenesena na rozpínací prvek a průchod je utěsněn. Průmyslově vyráběná šoupátka s kompozitním klínem mají pouze stoupací vřeteno.
1 – disky; 2 – těsnící kroužek; 3 – spona; 4 – interní disk; 5 – houba.
Obrázek 12.6. – Šoupátko s kombinovaným klínem.
Navzdory složitosti konstrukce a v důsledku toho vysoké ceně, stejně jako netuhému ventilu, mají tato šoupátka jasné výhody oproti jiným typům šoupátek: nepatrné opotřebení těsnicích ploch šoupátka a sedel; vysoké utěsnění průchodu v uzavřené poloze; menší ovládací síla potřebná k uzavření ventilu.
Absence tření těsnicích ploch po celé dráze pohybu ventilu umožňuje utěsnění průchodu ve dvoukotoučových ventilech pomocí elastických kroužků namontovaných na talířích ventilů.
U ventilů tohoto typu jsou těsnicí plochy sedel vzájemně rovnoběžné a umístěné kolmo ke směru proudění pracovní tekutiny. Brána v těchto ventilech se obvykle nazývá „disk“, „brána“ nebo „nůž“.
Výhody tohoto provedení jsou: snadná výroba uzávěru; snadná montáž, demontáž a opravy; žádné zablokování závěrky v plně zavřené poloze.
Šoupátka se podle provedení dělí na jednokotoučové a dvoukotoučové.
Jednokotoučová šoupátka (viz obrázek 12.7). Mají závěrku
1 – brána; 2 – potrubí; 3 – tělo; 4 – jednotka upevnění vřetena a brány; 5 – sedlo; 6 – vlásenka; 7 – těsnící kroužek; 8 – těsnění; 9 – horní kryt; 10 – ucpávka; 11 – přítlačná deska; 12 – vřeteno; 13 – plášť; 14 – výstupní prvek pohonu; 15 – stojan.
Obrázek 12.7 – Jednokotoučové šoupátko.
(brána) je vyrobena ve formě štítu s prstencem, který má ve spodní části otvor rovný průměru průchodu, který se při zavření ventilu pohybuje dolů. Průjezd je blokován slepou částí brány. Těsnost průchodu je zajištěna přitlačením ventilu středním tlakem k těsnicím plochám sedla na straně nízkého tlaku.
Hlavní nevýhody šoupátek jsou: vysoká spotřeba energie na otevírání a zavírání, způsobená tím, že pohon po celé dráze pohybu překonává tření mezi těsnicími plochami sedel a ventilem; výrazné opotřebení těsnících ploch.
Navzdory uvedeným nevýhodám se šoupátka poměrně snadno udržují a opravují. Velikost opotřebení lze při opravách velmi snadno kompenzovat posunutím (vyšroubováním) sedadel. Šoupátka se používají především tam, kde není vyžadována vysoká těsnost průchodu.
Šoupátka typu UK 19001 dle TU 647 RK-05772090-032-97 jsou určena k instalaci jako uzavírací zařízení na liniové části hlavních ropovodů a na procesních potrubích čerpacích stanic.
Konstrukce šoupátka zajišťuje konstantní vypočítaný tlak sedla na šoupátko pomocí speciálních pružin, nezávisle na poklesu tlaku na šoupátku. Brána je vyrobena z uhlíkové oceli s povlakem, který zajišťuje spolehlivost při práci v oleji. Konstrukce ventilů umožňuje vstřikovat těsnicí mazivo do ucpávky a vyměnit těsnění vřetena bez snížení provozního tlaku v potrubí.
Těleso ventilu je odlehčeno od přetlaku vzniklého tepelnou roztažností dopravovaného média.
Spolehlivost těchto šoupátek odpovídá moderním požadavkům.
K dispozici jsou také dvoudiskové verze. paralelní ventily, které zajišťují dobré utěsnění ventilu v uzavřené poloze. Používají se tam, kde je požadováno spolehlivé utěsnění průchodu.
Dvoukotoučová paralelní šoupátka jsou k dispozici se stoupajícím nebo nestoupavým vřetenem.
Ventily s elastické těsnění ventilu.
Složitost výroby ventilů s kovovými těsnicími plochami ventilů, které vyžadují instalaci sedel, lapování těsnicích ploch ventilu, zajištění vyrovnání, vysokou přesnost výroby vodítek atd., si někdy vynucuje použití jednodušších a více ekonomické provedení ventilů při nízkých teplotách dopravovaného média a nízkých provozních tlacích s těsnicími plochami ventilu z elastického těsnicího materiálu – pryž, fluoroplast, plast atd. Takové ventily zpravidla nemají sedla. Jako těsnění se používají mechanicky opracované plochy pouzdra. Závěrka je vyrobena ve formě dvou disků zavěšených na závitovém pouzdru. Disky jsou podšité elastickým materiálem.
Stoupající a nestoupající dříkové ventily.
Umístění systému šroub-matice do ventilu by v ideálním případě zajistilo jak jeho kompaktnost, tak snadný přístup k páru závitů pro přívod maziva a provádění běžných oprav bez demontáže.
Z hlediska kompaktnosti je výhodnější umístit přesuvnou matici přímo na ventil. Vřeteno v tomto případě vykonává pouze rotační pohyb a proto má ventil minimální výšku, určenou pouze zdvihem ventilu a délkou ucpávky. Toto provedení ventilů se nazývá „ventily s nestoupajícím vřetenem“.
Toto konstrukční řešení má však následující nevýhody: závitový pár je přímo vystaven pracovnímu prostředí; činnost olejového těsnění se zhoršuje (rotační pohyb vřetena zvyšuje opotřebení těsnění olejového těsnění); je obtížný přístup pro kontrolu a opravu systému šroub-matice (pro opravu páru je nutné uzavřít potrubí, vypustit médium a demontovat ventil).
S přihlédnutím k nevýhodám ventilů s nestoupavým vřetenem se začaly používat konstrukce, u kterých je pojezdová matice upevněna v setrvačníku nebo přímo v pohonu, tzn. mimo pracovní dutinu pouzdra. U těchto konstrukcí dělá vřeteno pouze translační pohyb a pohybuje se spolu s uzávěrem, jako by se pohybovalo ven z ventilu. Dopředný pohyb vřetena zajišťuje nejlepší provozní podmínky pro těsnění ucpávky. Konstrukce umožňuje výměnu opotřebované běžící matice bez demontáže ventilu a někdy bez zastavení technologického procesu. Konstrukce se zasouvacím vřetenem však mají následující nevýhody: zvýšení výšky ventilu (v důsledku výstupu vřetena); nutnost chránit závitovou část vřetena před znečištěním. korozi a mechanickému poškození.
Uzavírací ventily.
Uzavírací armatury zahrnují uzavírací armatury s translačním pohybem armatury ve směru rovnoběžném s prouděním dopravovaného média. Ventil (cívka) se pohybuje pomocí systému šroub-matice. Uzavírací armatura slouží k uzavření průtoků dopravovaných médií v potrubích o průměru do 300 mm při provozních tlacích do 2500 kgf/cm2 a teplotách médií od – 200 do + 450 0 C.
Vřeteno uzavíracího ventilu vykonává zpravidla rotační i posuvný pohyb současně, protože jeho matice je pevně upevněna v horní části třmenu, což zhoršuje funkci těsnění ucpávky. Cívka má tvar rotačního tělesa s plochou základnou, na které je připevněn těsnicí kroužek z kovu. pryž nebo fluoroplast. Cívka je připojena k vřetenu otočně a bez klouzání se vysouvá ze sedla, čímž je zabráněno poškození těsnicích ploch.
Ve srovnání s jinými typy uzavíracích armatur mají uzavírací armatury tyto výhody: schopnost pracovat při vysokých tlakových spádech na šoupátku a při vysokých provozních tlacích; jednoduchost návrhu, údržby a oprav v provozních podmínkách; menší zdvih šoupátka (ve srovnání s šoupátky) nutný k úplnému zablokování průchodu; relativně malé celkové rozměry a hmotnost s malými jmenovitými průměry; aplikace při vysokých a ultranízkých teplotách pracovního prostředí; těsnost uzávěru průchodu; použití jako ovládací zařízení; instalace na potrubí v libovolné poloze (vertikální, horizontální); eliminuje možnost vodního rázu.
Mezi nevýhody společné všem konstrukcím uzavíracích ventilů patří: vysoký hydraulický odpor ve srovnání s jinými uzavíracími zařízeními; nemožnost aplikace na proudy vysoce kontaminovaných médií, jakož i na média s vysokou viskozitou; velká stavební délka; přívod média pouze v jednom směru. určeno konstrukcí uzavíracího ventilu; velké celkové rozměry a hmotnost a v důsledku toho. vyšší náklady na jmenovité průměry 250 mm nebo více.
Uzavírací ventily jsou klasifikovány podle několika kritérií. Na základě provedení karoserie se dělí na průchozí. přímý, rohový a míchací. Podle účelu se dělí na uzavírací, uzavírací regulační a speciální. Na základě konstrukce ventilů se dělí na talířové, korkové a membránové. Podle způsobu utěsnění vřetena se uzavírací armatury dělí na ucpávku, vlnovec a membránu.
Přímé uzavírací ventily.
Průběžné ventily jsou uzavírací ventily, které mají tělo s koaxiálními nebo paralelními tryskami (viz obrázek 12.8). Jsou určeny pro instalaci na přímé potrubí.
Přímé uzavírací armatury mají tyto nevýhody: relativně vysoký hydraulický odpor vzhledem k tomu, že průtok pracovního média dělá minimálně dvě otáčky; přítomnost stagnační zóny, což je místo, kde se hromadí různé inkluze; velké stavební rozměry díky jejich konstrukci; složitost konstrukce trupu a relativně velká hmotnost.
Šoupátka zahrnují uzavírací zařízení, u kterých se nájezd uzavírá translačním pohybem šoupátka ve směru kolmém na proudění přenášeného média Šoupátka se široce používají k uzavření průtoku plynných nebo kapalných médií v potrubích o jmen. průměry od 50 do 2000 mm při provozních tlacích 0,4. 20 MPa a okolní teploty do 450° C. Někdy jsou ventily vyráběny pro vyšší tlaky.
Instalují se na rovné úseky potrubí a v nejjednodušším případě se jedná o šoupátka, která oddělují potrubí na dvě části Pohybem šoupátka kolmo k ose potrubí lze dosáhnout různého stupně rozpojení, až po úplné zablokování potrubí . Na způsobu úplného zablokování průtoku závisí provedení uzavíracího prvku (vrat) a následně i celého ventilu.
Nízký hydraulický odpor ventilů je činí zvláště cennými při použití na potrubí, kterými se médium neustále pohybuje vysokou rychlostí, například pro potrubí velkého průměru.
Ve srovnání s jinými typy uzavíracích ventilů mají šoupátka následující výhody:
nízký hydraulický odpor při zcela otevřeném průchodu;
žádné otáčky v toku pracovního prostředí;
Možnost použití pro uzavření toků vysoce viskózních médií;
relativně krátká stavební délka;
Možnost dodávky média v libovolném směru.
Nejvhodnější a ekonomicky oprávněné jsou konstrukce a výroba ventilů se jmenovitým průměrem větším než 300–400 mm, protože jejich celkové rozměry, hmotnost a náklady jsou menší než u kohoutů a ventilů.
Nevýhody ventilů zahrnují jejich relativně velkou výšku, proto v případech, kdy ventil v souladu s technologickým postupem musí být většinu času uzavřen, ale zřídka se otevírá, aby se ušetřilo místo, když Dу< nebo = 200 mm, zpravidla se používají ventily. To je zvláště dobře viditelné, když jsou potrubí umístěna na několika podlažích.
Nevýhody společné pro všechny konstrukce ventilů jsou následující:
nemožnost použití pro média s krystalizujícími vměstky;
malý přípustný pokles tlaku přes bránu (ve srovnání s ventily);
nízká rychlost závěrky;
možnost přijetí hydraulického šoku na konci zdvihu;
potíže s opravou opotřebovaných těsnicích ploch ventilu během provozu.
Šoupátka mají oproti jiným typům uzavíracích armatur používaných k uzavírání průtoků pracovního média v potrubí o malých jmenovitých průměrech (méně než 200 mm) větší hmotnost, celkové rozměry a tím i vyšší cenu.
Ventily se široce používají k uzavírání průtoků v potrubí s malými jmenovitými průměry (do 250 mm) a vysokými tlakovými ztrátami. Výroba ventilů je ekonomicky proveditelná, protože jejich celkové rozměry, hmotnost a náklady s malými jmenovitými průměry jsou nižší než u podobných ventilů.
Součástí ventilů jsou uzavírací ventily s progresivním pohybem ventilu ve směru rovnoběžném s prouděním dopravovaného média. Ventil se pohybuje zpravidla pomocí systému šroubových matic.
Ve srovnání s jinými typy uzavíracích ventilů mají ventily následující výhody:
Schopnost pracovat při vysokých poklesech tlaku na cívce a při vysokých provozních tlacích;
Jednoduchost návrhu, údržby a oprav za provozních podmínek
Menší zdvih šoupátka (ve srovnání s šoupátky) nutný k úplnému uzavření průchodu (obvykle 0,25 Dy)
Relativně malé celkové rozměry a hmotnost
Aplikace při vysokých a ultranízkých teplotách pracovního prostředí
Těsnost blokování průchodu
Použití jako regulační orgán
Instalace na potrubí v libovolné poloze (vertikální nebo horizontální)
Eliminace možnosti vodního rázu
Nevýhody společné pro všechny konstrukce ventilů zahrnují:
vysoká hydraulická odolnost (ve srovnání s šoupátky, klapkami a kohouty)
nemožnost použití na proudy silně znečištěných médií, jakož i na média s vysokou viskozitou
velká délka tváří v tvář (ve srovnání se šoupátky a škrticími ventily)
přívod média pouze jedním směrem, určeným konstrukcí ventilu
Porovnáme-li ventily s jinými typy uzavíracích ventilů, které se používají k uzavírání toků médií v potrubí o jmenovité světlosti 250 mm a více, pak mají velkou hmotnost, celkovou velikost a tím i vysokou cenu.
Kromě toho je použití ventilů na hlavních potrubích kvůli jejich vysokému hydraulickému odporu stěží racionální, protože to vyžaduje zvýšení výkonu čerpacího zařízení pro zvýšení tlaku na vstupu do systému.
Ventil je uzavírací zařízení, ve kterém má pohyblivá část ventilu (kulička) tvar rotačního tělesa s otvorem pro průchod proudu, k jehož uzavření se otáčí kolem své osy.
Jakýkoli kohoutek má dvě hlavní části: stacionární (tělo) a rotační (zástrčka).
V závislosti na geometrickém tvaru těsnicích ploch zátky a tělesa (ventilu) se kohoutky dělí na tři hlavní typy:
