Як працює засувка без висувного штока?

Засувки є одними з найпоширеніших пристроїв для керування ввімкненням-вимкненням середовищ у трубопроводах у галузі арматурної техніки. Коли вертикальне переміщення штока клапана обмежене місцем установки або підземними трубопроводами, інженери зазвичай вибираютьзасувка, що не піднімається. Ця конструкція утримує шток клапана в аксіальному положенні під час обертання та приводить диск затвора вгору та вниз за допомогою різьбової передачі без того, щоб шток клапана виступав назовні. На основі стандарту ASME B16.34 і технічної літератури відValve WorldУ цьому документі детально розглядається його принцип роботи, основні параметри та порівняння вибору типів.

 

1. Основний принцип роботи: обертання замінює підйом

Відрізняється від звичайнихпідйом іне піднімається засувка, структура штока, що не піднімається, фіксує гайку штока всередині кришки. Під час роботи маховик або привід приводить в обертання шток клапана. Зовнішня різьба штока клапана зачіпається з внутрішньою різьбою на диску затвора, приводячи диск затвора в лінійне переміщення вздовж осі штока клапана. Завдяки осьовому обмежувачу на нижньому кінці штока клапана сам шток клапана не рухатиметься вгору; він лише перетворює крутний момент у підйомну силу диска воріт через обертання.

 

Візьміть aчавунна засувка, що не піднімаєтьсяз класом тиску DN150 і PN16 як приклад: шток клапана має трапецієподібну різьбу (Tr28×5) із кроком 5 мм. Один повний оберт маховика піднімає диск воріт на 5 мм. Повний хід відкривання вимагає підйому на 50 мм із закритого положення, тому маховик потребує 10 повних обертів. Загальна висота засувки становить лише 385 мм, у той час як засувка з висхідним штоком тієї ж специфікації перевищує 550 мм у висоту - це основна перевага непідйомної конструкції в підземних колодязях або в низьких машинних приміщеннях.

 

2. Ключові компоненти та параметри матеріалу

Надійність aзасувка, що не піднімаєтьсязалежить від трьох точно підігнаних компонентів:

• Стебло: Як правило, виготовляється з нержавіючої сталі 2Cr13 (твердість HRC28~32) або 17-4PH дисперсійно зміцненої сталі (межа міцності на розрив більше або дорівнює 1000 МПа). Поверхня різьби має бути оброблена нікель-фосфорним покриттям або азотуванням товщиною 0,05~0,10 мм, щоб протистояти зносу, викликаному повторним обертанням.
• Ворота: Еластичні клинові ворота або паралельні подвійні ворота. Допуск кута клина контролюється в межах ±0,2 градуса, щоб гарантувати, що сила прилягання до ущільнювальної поверхні сідла клапана досягає більше або дорівнює 4,0 МПа (клас PN25).
• Стовбуровий горіх: виготовлено з алюмінієвої бронзи (C95400) або литої латуні з твердістю HB більше або дорівнює 150. Установчий зазор між його внутрішньою різьбою та різьбою штока клапана становить 0,10~0,25 мм, щоб запобігти заклиненню, спричиненому проникненням пилу.

 

3. Спеціальні варіанти дизайну стебла, що не піднімається

3.1 Непідйомний ножовий шибер

Його застосовують до суспензії,-що містить частинки, наприклад пульпи та хвостів. Нижній край затворного диска має дизайн різання під гострим кутом (кут клина 30 градусів ~45 градусів), який може відрізати волокна або тверді частинки, коли він закритий. У каналі потоку корпусу клапана немає канавок, щоб уникнути осадження середовища. Наприклад, товщина шиберного диска шиберної засувки DN200 становить лише 8 мм, але його зусилля зсуву має досягати 15 кН, щоб відрізати волокна целюлози з концентрацією 8%.

3.2 Засувка NRS зі штоком, що не піднімається

NRS — це абревіатура "Non-Rising Stem", яка широко використовується в протипожежних мережах і мережах водопостачання. Механічний покажчик положення обладнаний у верхній частині штока клапана - кулачок, що обертається синхронно зі штоком. Коли клапан повністю закритий, кулачок натискає мікроперемикач і подає електричний сигнал до диспетчерської. Відповідно до протипожежного стандарту UL 262, колине піднімається шток nrs засувкаперебуває у повністю відкритому положенні, зворотне обертання маховичка має становити не менше 1/4 кола як підтвердження не-блокування.

 

4. Порівняння: висхідний і непідйомний засувки

Вимір порівняння	Засувка з висхідним штоком	Засувка, що не піднімається
Рух стебла	Обертання + осьовий рух	Тільки обертання
Дозвіл на встановлення	Зарезервована висота, необхідна для подовження стебла	Зазор повинен відповідати лише діаметру маховичка
Індикація відкриття та закриття	Довжина розширення стебла помітна неозброєним оком	Потрібен зовнішній індикатор або лічильник поворотів
Відповідні носії	Чиста вода, масло, пара	Пісок-, що містить воду, бруд, корозійну рідину (різьба штока не контактує із середовищем)
Фокус на технічне обслуговування	Ущільнення сальника	Змащування різьби штока

Типове застосування: для ремонтної арматури в трубопроводах підземного водопостачання з глибиною камери лише 1,2 метра. Якщо aвисхідний або непідйомний засувЯкщо встановлено висувний шток, шток DN300 висунеться додатково на 420 мм при повному відкритті, що унеможливить роботу обслуговуючого персоналу без пошкодження кришки люка. Навпаки, загальна висота штока без висувного типу становить лише 580 мм, залишаючи достатньо робочого простору.

 

5. Загальні проблеми та рішення

Поширена проблема 1: як визначити фактичне відкрите-закрите положення засувки з непідйомним штоком

Оскільки шток не відкритий, оператори не можуть безпосередньо визначити, чи повністю відкритий, частково чи повністю закритий клапан. Тривале-покладання на запис кіл обертання маховичка може призвести до неповного закриття або пошкодження надмірного-крутного моменту через забуття або неправильне використання.

 

Рішення:

• Лічильник поворотів: Встановлюється між маховиком і капотом. Внутрішня шестерня перетворює круги обертання штока клапана в кут стрілки. Наприклад, у продуктах деяких брендів 50 обертів відповідають одному повному колу вказівника, а вказівник відхиляється на 72 градуси для повного ходу в 10 обертів з точністю до ±0,5 кола.
• Кінцевий вимикач -зверху: Осьові канавки виточені на верхній частині штока клапана. Коли диск затвора досягає повністю закритого або повністю відкритого положення, край канавки натискає безконтактний перемикач скидання пружини (відстань чутливості менше або дорівнює 2 мм) і виводить сигнали сухого контакту на DCS або місцеві світлові індикатори.
• Ультразвукове визначення положення клапана: Встановіть ультразвукові зонди на зовнішню стінку корпусу клапана. Використовуючи різницю акустичного опору між диском затвора та корпусом клапана (різниця швидкості звуку між повітрям і металом становить приблизно 4 рази), визначення діапазону відлуння можна реалізувати без розбирання клапана, що підходить для проектів реконструкції.

 

Поширена проблема 2: чому шиберний клапан, що не піднімається, може застрягти в паровій системі з високою-температурою

Хімічний завод повідомив, що DN80 PN40засувка, що не піднімаєтьсявстановлений на трубопроводі насиченої пари 200 градусів, не зміг обертати маховик після 3 місяців роботи. Перевірка дезінтеграції виявила суміш чорної іржі та графітового порошку, що осіли між різьбою штока та затвора, із зносом профілю різьби на 30%.

 

Аналіз причин:

Висока температура спричиняє різницю теплового розширення між штоком і затворним диском (коефіцієнт лінійного розширення 2Cr13: 10,5×10⁻⁶/градус; коефіцієнт лінійного розширення чавунного затвора: 11,5×10⁻⁶/градус), зменшуючи зазор сторони різьби з 0,15 мм до 0,02 мм і розриваючи мастильна плівка під екструзією.

Розчинений у парі кисень прискорює окислення поверхні різьби при високій температурі, утворюючи пухкий гранульований Fe₃O₄ (магнетит), який потрапляє в зазор різьби та спричиняє абразивне зношування.

 

Рішення:

• Використовуйте мастило, стійке до високих{0}}температур: покрийте поверхню трапецієподібної різьби мастилом із сухою плівкою MoS₂, яке можна застосовувати при температурі –200 градусів ~400 градусів, зменшуючи коефіцієнт тертя з 0,15 до 0,06. Повторно наносьте кожні 200 годин роботи або 200 циклів відкриття-закриття.
• Збільште зазор різьбового з’єднання: оновіть різьбове з’єднання класу 2G, рекомендоване стандартом ASME B1.5, до класу 3G (зазор збільшено на 0,05~0,10 мм). Тим часом замініть трапецієподібну нитку на контрфорсну (кут тиску 30 градусів), яка має більшу міцність кореня та менше накопичення оксиду.
• Оновлення ущільнення -до-металу: замініть м’яке сідло (PTFE, термостійкість менше або дорівнює 230 градусам) на сідло клапана з твердим покриттям Stellite 6 із твердістю поверхні ущільнення HRC 40~45, здатне витримувати високу температуру до 425 градусів без розм’якшення. Слід зазначити, що швидкість витоку твердого ущільнення (Клас A за ISO 5208, 0,1 мм³/с·мм) трохи вища, ніж у м’якого ущільнення (Клас A, 0,01 мм³/с·мм), тому допускається невеликий внутрішній витік за умов високої температури.

 

6. Параметри технічного обслуговування та перевірки

Відповідно до інструкції з експлуатації та технічного обслуговування на 2023 рікКористувач Valveжурналу, рекомендовані наступні цикли технічного обслуговуванняне піднімається ножовий затворі звичайні засувки без висувного штока:

1. Змащення штока: вводьте мастило протизадирного тиску на основі-літію (клас NLGI 2, вміст сірчано-фосфорних присадок для протизадирного тиску більше або дорівнює 0,5%) через отвір для впорскування мастила на капоті кожні 6 місяців або після 500 операцій. Тиск упорскування мастила не повинен перевищувати 0,3 МПа, доки старе мастило не вийде з сальника.
2. Вимірювання зносу різьби: Розбирайте та перевіряйте раз на рік, щоб виміряти діаметр кроку різьби штока. Замініть шток, якщо втрати на знос перевищують 5% від початкового розміру (наприклад, вихідний діаметр кроку Tr32×6 становить 29,0 мм, замініть, якщо зношений менше 27,55 мм).
3. Контроль крутного моменту маховика: Нормальний робочий крутний момент не повинен перевищувати граничних значень у таблиці 1 (див. API 600). Якщо крутний момент закриття раптово збільшується більш ніж на 30%, це може бути спричинено відкладенням накипу на направляючій рейці воріт або вигином штока; негайно припинити роботу для перевірки.

Номінальний діаметр клапана (DN)	Максимальний крутний момент маховика (Н·м)	Відповідна діюча сила на плечі моменту 0,4 м (Н)
50~80	150	375
100~150	300	750
200~300	500	1250

 

Висновок

Відне піднімається засувкадоне піднімається шток nrs засувкаСуть його конструкції полягає в реалізації підйому диска затвора шляхом обертання пари ниток в обмеженому просторі. Вибір типу має поєднувати середньотемпературний вміст твердої речовини та монтажний зазор із регулярним змащуванням різьби та виявленням зносу - це фундаментальна інженерна практика для забезпечення-безвідмовної роботи протягом більше десяти років.