13.2.2 Вентили

Чугунный фланцевый вентиль с корпусом бочкообразной формы изображен на рисунке 220. Корпус разделен наклонной перегородкой на две полости. Средняя часть перегородки лежит в горизонтальной плоскости и имеет круглое отверстие. Поверхность этой части перегородки тщательно обработана.

1 - корпус; 2 - гайка; 3 - шпиндель; 4 - сальник; 5 - крышка; 6 - золотник; 7 - седло; 8 - перегородка.

Рисунок 220 - Чугунный фланцевый вентиль:

1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник; 4 - золотник; 5 - болты.

Рисунок 221 - Кованый вентиль из нержавеющей стали:

Над перегородкой находится золотник, насаженный на шпиндель. Нижняя плоскость золотника пришлифована к поверхности средней части перегородки (седлу), что при закрытом вентиле обеспечивает перекрытие потока. Для возможности подъема и опускания золотника шпиндель снабжен резьбой и ввинчивается в крышку вентиля. В некоторых конструкциях вентилей шпиндель с золотником движутся только поступательно. Седло может выполняться как одно целое с корпусом или изготовляться в виде втулки, запрессованной в отверстие перегородки. Во избежание просачивания жидкости по шпинделю последний уплотнен сальником (существуют также и бес-сальниковые, например сильфонные, вентили).

Конструкция седел, золотников, крышек и сальников может быть различной, но по принципу работы все вентили одинаковы. Особое место занимают диафрагмовые (мембранные) вентили.

По методу присоединения к трубопроводу различают вентили с концами под резьбу (муфтовые) или сварку, а также фланцевые.

По форме корпуса вентили подразделяются на бочкообразные, обтекаемые (со шпинделем, расположенным перпендикулярно к оси вентиля), с наклонным шпинделем и угловые. Последние постепенно выходят из употребления.

Вентили изготовляют из серого и кремнистого чугуна, углеродистой и нержавеющей стали, алюминия, титановых сплавов, фарфора, керамики и винипласта. Кроме того, выпускаются чугунные вентили, гуммированные и футерованные свинцом или фаолитом.

1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник; 4 - обкладка.

Рисунок 222 - Прямоточный чугунный вентиль со свинцовой обкладкой

1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник.

Рисунок 223 - Прямоточный винипластовый вентиль.

Вентили описанной конструкции - с золотником в качестве запорного органа - используют в очень широком диапазоне давлений и температур. Ограничивающим фактором при использовании этих вентилей является материал, из которого изготовлены основные детали, а для чугунных вентилей - еще и диаметры их проходов.

На рисунке 221 изображен кованый вентиль из нержавеющей стали. Вентиль предназначен для трубопроводов, транспортирующих агрессивные жидкости при давлении приблизительно до 1,6 МПа (16 кгс/см2). При достаточно термостойкой прокладке между корпусом и крышкой допускается передача среды с температурой до 300 0С.

Жидкость, проходя по корпусу вентилей, изображенных на рисунке 220 и 221, совершает сложный извилистый путь, что является причиной значительных потерь давления (большого гидравлического сопротивления). Эти потери намного ниже в прямоточных вентилях со шпинделем, расположенным наклонно по отношению (к корпусу ( рисунок 222 и 223 ).

Вентиль, показанный на рисунке 222, предназначен для передачи серной кислоты при температуре до 100 ° С. Корпус вентиля чугунный. Поверхности, смачиваемые средой (корпус, крышка, шпиндель, золотник, сальник) защищены покрытием из сплава свинца с сурьмой. Резьба шпинделя вынесена наружу для предупреждения воздействия на нее среды (защита резьбы невозможна). Утечке агрессивной среды по шпинделю наружу препятствует сальник значительной глубины. В отличие от ранее рассмотренных конструкций, у этого вентиля шпиндель движется только поступательно, вращается же втулка, связанная с маховичком шпонкой.

Прямоточный вентиль из винипласта ( рисунок 223) не имеет внутренних металлических частей, требующих защиты. Вследствие низкой термостойкости винипласта и его незначительной (по сравнению с черными металлами) прочности винипластовые вентили применяются при давлениях среды не выше 0,25 МПа (2,5 кгс/см) и температуре не выше 60 0С.

1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - диафрагма.

Рисунок 224 - Диафрагмовый вентиль.

  1.  
  2. корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник.

Рисунок 225 - Регулирующий вентиль.

Мембранный (диафрагмовый) вентиль ( рисунок 224) отличается от показанных ранее. В нем запорным органом служит мембрана, изготовленная из пластмассы или резины и скрепленная со шпинделем. Эти вентили применяются на линиях, передающих кислые среды, а также жидкости, содержащие взвешенные вещества.

Корпусы диафрагмовых вентилей, предназначенных для передачи агрессивных жидкостей, выполняются чугунными, покрытыми изнутри либо резиной или пластмассой, либо эмалированными. Шпиндель и крышка не имеют покрытия, поскольку они не соприкасаются со средой. Мембранные вентили, как и прямоточные, оказывают незначительное сопротивление при проходе через них жидкостей.

В шланговых вентилях перекрытие прохода осуществляется заложенным в чугунном корпусе резиновым патрубком. Величина прохода регулируется путем пережима патрубка колодкой, связанной со шпинделем.

Вентили всех рассмотренных конструкций являются не только запорными органами, но и, в отличие от кранов, в значительной мере обеспечивают возможность регулирования величины потока. В тех случаях, когда требуется особо тонкая регулировка подачи среды, применяют регулирующие вентили.

Регулирующий вентиль, применяемый на трубопроводах холодильных установок для жидкого и газообразного аммиака, показан на рисунке 225. Точное регулирование количества проходящей через вентиль среды достигается тем, что резьба у шпинделя очень мелкая и, следовательно, за один оборот маховичка золотник перемещается на весьма незначительную высоту. Кроме того, благодаря конической форме нижней части золотника, при его подъеме кольцевое сечение прохода изменяется крайне медленно.

Все рассмотренные выше вентили имеют ручной привод (т. е. открываются и закрываются вручную), вращением маховичка). Выпускаются также вентили с электромагнитным (соленоидным), электрическим и пневматическим приводами.

Вентили трех последних типов применяют для дистанционного управления открытием и закрытием прохода и при автоматическом проведении процессов.

Подъем и опускание шпинделя с золотником в вентилях первого из указанных типов производится с помощью электромагнита (при включении тока в катушку электромагнита вентиль открывается, при выключении закрывается). Вентиль имеет также устройство для ручного управления, применяемое в случае прекращения подачи электроэнергии. Сердечник электромагнита и связанный с ним шпиндель не выходят из корпуса вентиля и коробки электромагнита. Это позволяет обойтись без сальника. Шток электромагнита при подъеме сначала открывает отверстие разгрузочного золотника и лишь затем поднимает основной золотник. При такой конструкции работа электромагнита облегчается. Вентили этого типа устанавливают, например, на трубопроводах для фреона (температура от - 40 до +35 оС); условный проход в этом случае равен 10 мм, рабочее давление 1,3 МПа (13 кгс/см2).

В вентилях второго из указанных типов вращение вала электродвигателя передается через редуктор резьбовой втулке, опирающейся на шариковые подшипники. Вращаясь, втулка сообщает поступательное движение шпинделю, который входит в нее резьбовым концом. Время полного открытия (закрытия) вентиля электропроводом составляет 15 с. Для возможности управления вентилем при выходе электропривода из строя имеется ручной привод.

Закрытие и открытие прохода в вентилях с пневматическим приводом достигается пуском сжатого воздуха, имеющего давление приблизительно до 3,5 МПа (35 кгс/см2), в верхнюю или соответственно в нижнюю полость воздушного цилиндра. В привод вмонтирован электрический сигнализатор, показывающий крайние положения золотника (открыто - закрыто).

В верхнем положении золотник прижимается к обработанной поверхности выступа крышки, вследствие чего сальник разгружается от давления среды.

В отличие от кранов, которые могут быть установлены на трубопроводе в любом положении, при установке вентилей следует придерживаться определенных правил. Вентили желательно устанавливать таким образом, чтобы движение среды происходило из-под золотника. Особенно это относится к прямоточным вентилям. При такой установке вентиля сальник в положении закрытия не испытывает давления, а потому реже утрачивает непроницаемость. Кроме того, в этом случае перебивка сальника может производиться без остановки всего трубопровода, а только при закрытии ремонтируемого вентиля. Наконец, облегчается открытие вентиля (открытие вентиля большого диаметра на линиях высокого давления требует значительного усилия). Для облегчения выбора надлежащего положения вентиля на его корпусе отливается стрелка, направление которой совпадает с направлением движения жидкости из-под клапана.

Вентили характеризуются следующими особенностями.

1. Вследствие сложности конструкции и наличия большого числа деталей стоимость вентилей выше стоимости кранов.

2. Вентиль весьма надежен в работе (герметичность его достигается без особого труда), требует лишь периодической подтяжки и перебивки сальника и изредка нуждается в притирке золотника.

3. Вентиль допускает регулирование величины прохода, т. к. в нем проходное сечение при подъеме шпинделя увеличивается пропорционально возрастанию величины подъема, а последняя легко и удобно устанавливается благодаря малому подъему винтовой линии нарезки шпинделя. Вентили специальной конструкции ( рисунок 226) допускают особо точное регулирование подачи.

4. Вентили оказывают значительное сопротивление движении среды. Сопротивление вентилей бочкообразной формы ( рисунок 220) в 5 - 10 раз больше сопротивления кранов. У вентилей с наклонным шпинделем сопротивление невелико.

5. Шпиндели вентилей снабжены сравнительно мелкой нарезкой, вследствие чего для полного открытия совершенно закрытого вентиля маховичку требуется дать несколько оборотов (у стандартного вентиля с диаметром прохода 76 мм, например, около 10). При таком положении о “мгновенном” закрытии не может быть и речи. Другими словами опасность гидравлического удара при открытии и закрытии трубопровода для капельных жидкостей исключена. Однако это ни в коем случае не относится к паропроводам, где при открытии вентилей для подачи пара из холодной линии гидравлический удар возможен, если не будут приняты меры предосторожности.

Область применения вентилей весьма обширна. Их устанавливают на водопроводных линиях и на паропроводах, на линиях сжатого воздуха, вакуума, и многих материальных линиях, где они конкурируют с пробочными кранами, превосходя их по удобству регулирования величины прохода. При давлениях выше 1,6 МПа (16 кгс/см) и в большинстве случаев при диаметрах более 76 мм вентиль (и отчасти задвижка} полностью вытеснил пробочный кран.

Вентили (за исключением диафрагмовых) непригодны для установки на трубопроводах, служащих для передачи загрязненных осадками и легко кристаллизующихся жидкостей, так как твердые частицы, попадая между седлом и золотником, не только препятствуют плотной посадке последнего на седло, но, повреждая рабочую поверхность, служат причиной утраты герметичности.

Сальники вентилей подтягивают и перебивают аналогично сальникам кранов, соблюдая необходимую осторожность.