Конструирование и расчет клапанов и вентилей. Окончание.
начало статьи
Для присоединения к трубопроводам вентили снабжаются фланцами (рис. 3), муфтами с внутренней резьбой либо цапками с наружной резьбой (рис. 6, а и б). Для энергетических установок в настоящее время широко используются вентили, ввариваемые в трубопровод, для чего они снабжаются соответствующими патрубками (рис. 6, в и е).
Вентили чаще всего приводятся в действие вручную, с помощью маховика. В связи с развитием автоматизации управления производственными процессами в последнее время все шире применяются вентили с электрическим, электромагнитным, пневматическим и гидравлическим приводами.
На рис. 8 приведена конструкция вентиля с электроприводом. Необходимость создания значительных продольных усилий для управления вентилем, наличие сравнительно сложных элементов привода и устройств для ограничения крутящего момента приводят к тому, что привод по сравнению с самим вентилем получается значительных размеров. Для клапанов небольших проходов при относительно малых давлениях применяются также электромагнитные приводы, которые обеспечивают быстрое срабатывание клапана и возможность дистанционного управления. Чтобы исключить необходимость держать электромагнит постоянно под током, применяют специальные защелки, удерживающие тарелку клапана в заданном положении при отключенном электромагните. Электромагнитные клапаны изготовляются с диаметром прохода до 70 мм включительно. Применение вспомогательных устройств в виде мембран позволяет расширить область применения электромагнитных приводов для клапанов до Dy = 200 мм.
На рис. 9 показан клапан для фреона, аммиака, пресной и морской воды с условным диаметром прохода от Dy = 3 мм до Dу = 50 мм, рассчитанный на давление среды Рраб = 17 кг/см2. Управление про изводится постоянным или переменным током, режим работы электромагнита — длительный. Наличие холостого разбега якоря позволяет использовать eгo динамические усилия (удар) для открывания клапана в случае прилипания тарелки к седлу.
На рис. 10 приведен запорный клапан с электромагнитным приводом с главным и управляющим малым клапанами. Для управления главным клапаном используется вспомогательное поршневое устройство. На рис. 11 представлена конструкция прямоточного запорного клапана с поршневым гидравлическим приводом.
В вентилях тарелка, перекрывающая проход в седле, обычно соединяется со шпинделем шарнирно, с тем чтобы тарелка могла самоустанавливаться и плоскость уплотняющей кольцевой поверхности тарелки совпадала с плоскостью кольца корпуса. Для соединения тарелки со шпинделем последний снабжается кольцевым буртиком или канавкой, а тарелка имеет соответствующий цилиндрический выступ с выемкой под головку шпинделя, Сцепление шпинделя с головкой осуществляется с помощью накидной гайки или колпачка, полуколец, шариков и т. п. В некоторых конструкциях дополнительные элементы, указанные выше, не используются, а шпиндель вводится через боковую прорезь в расточенное гнездо верхней части тарелки (рис. 5, 6).
Ходовая гайка шпинделя устанавливается либо в бугеле, отлитом заодно с крышкой (рис. 3 и 4), либо на траверсе (поперечине), закрепленной на колонках (рис. 5, 6). В последнее время конструкции с колонками употребляются редко.
Уплотняющие кольца вентилей изготовляются из металла, резины, пластмасс или кожи. Поверхности колец выполняются либо плоскими, либо конусными с фаской. Первые проще в изготовлении, вторые имеют основание считаться более плотными, т. е. обеспечивающими лучшее уплотнение при одинаковых усилиях прижима тарелки к корпусу. Кольца с конусным уплотнением лучше обеспечивают также удаление твердых включений, находящихся или попадающихся в среде из зоны между уплотняющими поверхностями колец, что несколько увеличивает надежность работы замка затвора. При больших диаметрах про хода уплотняющие поверхности вентилей делаются плоскими, так как при конусном уплотнении создаются радиальные усилия, распирающие кольцо. С увеличением диаметра прохода усилие, приходящееся на единицу длины кольца, возрастает, поскольку усилие вдоль шпинделя растет пропорционально квадрату диаметра, а развернутая длина окружности кольца пропорциональна диаметру. При больших диаметрах усилия возрастают настолько, что могут деформировать уплотняющее кольцо (вставное), ухудшая условия обеспечения плотности.
Чтобы уменьшить возможную протечку среды через неплотности сальника, когда вентиль полностью открыт, и иметь возможность перенабить сальник, вентили обычно снабжаются так называемым верхним уплотнением, которое перекрывает проход среды через зазор сопряжения шпиндель — крышка. С этой целью в нижней части крышки создают внутреннюю конусную поверхность, а на нижнем бурте шпинделя, а иногда на колпачке тарелки или на выступе тарелки образуют наружную конусную поверхность. При подъеме шпинделя вверх до отказа конусные уплотняющие поверхности соприкасаются, чем исключается возможность прохода среды в сальник через кольцевой зазор.
Использование конуса на колпачке или на выступе тарелки для верхнего уплотнения не рекомендуется, так как во время эксплуатации вентиля, при приложении на маховике больших усилий, может быть сорвана тарелка со шпинделя или поврежден узел головки шпинделя со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Основные параметры сальниковых, сильфонных и мембранных (диафрагмовых) вентилей peгламентированы ГОСТом 9697-87.
Смотри также:
Конструирование и расчет запорной арматуры, введение
Конструирование и расчет задвижек
Конструирование и расчет кранов
