Трубопроводная арматура

Трубопроводная арматура – это механизмы и устройства, предназначенные для полного или частичного отключения отдельных участков трубопровода. В соответствии с назначением трубопроводная арматура подразделяется на запорную, регулирующую, предохранительную и контрольную.

Присоединение арматуры к трубопроводам осуществляется с помощью фланцев или резьбы. Выполняют арматуру из стали, чугуна или цветных металлов. В качестве арматуры трубопроводов используются в основном задвижки, вентили, краны, заслонки, предохранительные клапаны и обратные клапаны.

Задвижки

Задвижки обычно применяются на трубопроводах среднего и большого диаметра (от 50 до 200 мм и выше). Задвижки отличаются от вентилей малым гидравлическим сопротивлением, небольшими габаритами и простотой конструкции. Однако герметичность запорных органов задвижек ниже герметичности вентилей. Применяются они главным образом на газовых средах.

Задвижки разделяются на параллельные и клиновые. На рис. 1.30. приведена параллельная задвижка. Запорным органом является шибер, состоящий из двух симметричных плашек 13, между которыми помещается клин 12; последний при опускании плашек распирает их, прижимая к уплотняющим поверхностям корпуса 1.

Рис. 1.30. Конструкция чугунной задвижки (параллельная):

1 – корпус; 2 – крышки;

3 – шпиндель; 4 – мягкая набивка; 5 – нажимная втулка;

6 – гайка для подтяжки сальника;

7 – ходовая гайка; 8 – маховик;

9 – фиксирующая гайка;

10 – уплотнительное кольцо плашки; 11 – разжимной клин;

12 - клин; 13 – плашки

При малых давлениях обычно используют параллельные задвижки, при больших давлениях – клиновые.

В зависимости от способа уплотнения затвора клиновые задвижки могут перекрывать технологический поток при помощи непосредственно клина (рис.1.31. а), либо при помощи клина, который задвигает плашки, прижимая их плотно к поверхности задвижки (рис. 1.31. б).

Рис. 1.31. Способы уплотнения затворов: а – клином;

б – плашками

Рабочая полость задвижки (клиновая) рис. 1.32, в которую подается транс­портируемая под давлением среда, образуется корпусом 1и верхней крышкой 2. Герметизируется эта полость при помощи прокладки 13, которая прижимается крышкой к корпусу. Корпус задвижки представ­ляет собой цельную, литую или сварную конструкцию. На корпусе, симметрично оси шпинделя, располагаются два патрубка, которы­ми задвижка присоединяется к трубо­проводу. Присоединение может быть либо сварным, либо фланцевым. Внутри корпуса имеются два уплотнительных кольца 1и затвор 3,который в данном случае представляет собой клин с наплавленными уплотнительными кольцевыми поверхностями. В закрытом положении уплотнительные поверхности затвора прижима­ются к рабочим поверхностям колец корпуса.

Рис. 1.32. Литая стальная задвижка (клиновая): 1 – корпус;

2 – крышка; 3 – клин; 4 – съемное уплотнительное кольцо;

5 – шпиндель; 6 – гайка ходовая;

7 – маховик; 8 – нажимная планка;

9 – стяжная шпилька; 10 – гайка;

11 – мягкая набивка; 12 – шпилька;

13 – прокладка

На рис. 1.33. показаны различные конструкции опоры втулки ма­ховика. Опоры качения применяют для задвижек больших диаметров и при механизированном приводе, который создает возможность дис­танционного управления задвижками. Уплотнительные поверхности седел и затвора с целью уменьшения износа и усилий трения, при перемещении затвора, обычно изготавливают из материалов, отличающихся от материала корпуса, путем за­прессовки, что позволяет их ме­нять в процессе эксплуатации. В верхней части затвора 2за­креплена ходовая гайка 3, в кото­рую ввинчен шпиндель, жест­ко соединенный с маховиком. Система винт-гайка служит для преобразования вращательного движения маховика (при открывании или закрывании задвижки) в поступательное перемещение затвора.

Рис. 1.33. Конструкция опоры втулки маховика: а – скольжения;

б – качения; 1 – маховик; 2 – крышка задвижки; 3 – ходовая гайка; 4 – подшипник качения; 5 – шпонка

Вентили

Вентили позволяют регулировать расход среды, а иногда и давление (путем дросселирования). Вентили представляют собой запорную арматуру с затвором в виде плоской или конической тарелки (золотника) (рис.1.34.), которая перемещается возвратно-поступательно вместе со шпинделем относительно седла. Запирающей парой в вентиле служат седло 8 и клапан (золотник) 7. Сопряжение седла с клапаном происходит либо по конической, либо цилиндрической поверхности.

Рис. 1.34. Конструкция вентиля: 1 – корпус;

2 – крышка; 3 – шпиндель;

4 – гайка ходовая;

5 – маховик; 6 – сопряжение штока с клапаном; 7 – клапан;

8 – съемное седло клапана

Вентили станавливаются на жидких средах и паропроводах, обладают большим гидравлическим сопротивлением. Их изготавливают из чугуна, стали, пластмасс и других металлов.

Вентили на трубопроводе устанавливаются так, чтобы среда в них попадала из-под золотника, направление среды указано стрелкой на корпусе вентиля.

Краны

Краны применяют в качестве запорной арматуры на трубопроводах диаметром до 200 мм, предназначенных для транспортировки жидкостей, легко застывающих продуктов и взвесей и создают небольшое гидравлическое сопротивление.

Конические краны делятся на натяжные, сальниковые, самоуплотняющиеся. В натяжном кране (для газов) пробка прижимается к поверхности корпуса гайкой, в сальниковом кране (рис. 1.35.) с муфтовым и фланцевым присоединением - сальниковой крышкой через набивку, в самоуплотняющемся кране (рис. 1.36.) - давлением среды, а иногда пружинами.

Рис. 1.35. Сальниковый кран:

1 – корпус; 2 – пробка; 3 – камера для смазки; 4 – нажимная втулка; 5 – мягкая набивка;

6 – обратный шариковый клапан; 7 – винтовая пробка

Рис. 1.36. Самоуплотняющийся приводной кран: 1 – корпус;

2 – пробка; 3 – шариковая опора; 4 – камера для смазки;

5 – червячный привод; 6 – ходовая гайка; 7 – съемная крышка корпуса

По направлению движения продукта различают краны проходные и трехходовые (рис. 1.37.).

Рис. 1.37. Схема работы трехходового крана

Рис. 1.38. Пробковый кран: 1 – корпус; 2 – пробка; 3 – шайба; 4 – гайка

На рис. 1.38. показан конический пробковый кран. Кран пробковый – поворотное запорное устройство, уплотнительные поверхности которого во время работы остаются в контакте друг с другом и защищены от рабочей среды. Кран пробковый состоит из корпуса и пробки. Перекрытие проходного сечения в кранах достигается поворотом конусной пробки со сквозным отверстием. Пробка притирается к конусной поверхности крана.

Шаровой кран (рис.1.39.) - разновидность трубопроводного крана, активная часть которого («запорный орган») имеет сферическую форму. Шар содержит сквозное отверстие, открывающее ход жидкости или газа при открытии крана. Шаровые краны способны обеспечить лучшую герметичность по сравнению с конусными, но обычно стоят дороже.

Рис. 1.39. Шаровой кран: 1,2 – деталь корпуса; 3 – шток;

4 – шаровой затвор; 5 – уплотнитель тефлон; 6 – прокладка тефлон; 7 – набивка тефлон; 8 – клиновая гайка; 9 – гайка;

10 – контрящее кольцо; 11 – ручка; 12 – оболочка пластик

Заслонки

Заслонками называют арматуру, в которой затвор выполнен в виде диска, поворачивающего на перпендикулярной потоку оси.

Заслонки имеют малые габариты и массу, просты по конструкции, дешёвы. Их используют обычно на трубопроводах большего диаметра при малом давлении среды и нежестких требованиях к герметичности запорного органа. Применяются главным образом для перекрытия потока воды.

Клапаны

Клапаны используются в регулирующей и предохранительной арматуре, а также в различных системах регулирования потоков с целью управления параметрами технологического процесса или предотвращения возможности возникновения недопустимо высокого давления в установках.

Обратные клапаны

Обратные клапаны (рис. 1.40. а, б) служат для пропуска среды в одном направлении. В зависимости от принципа действия различают клапаны, с пружинным прижимом и закрывающиеся за счет веса тарелки.

Рис. 1.40. Обратные клапаны: а – подъемный; б – поворотный;

1 – корпус; 2 – седло; 3 – клапан; 4 – пружина; 5 – пробковая крышка – ограничитель подъема клапана; 6 – крышка корпуса;

7 – поворотный рычаг