Чому в більшості засувок використовується клиновий затвор замість плоскої пластини?

Ви коли-небудь замислювалися, чому так багато засувок оснащено aклинові воротазамість простої плоскої тарілки? Я також був збентежений, коли тільки почав працювати з клапанами. Пізніше, після розбирання кількох клапанів зі старшими техніками та вивчення стандартів ASME та статей зValve World, я зрозумів, що ця маленька кутова поверхня містить багато інженерних знань.

 

Що саме роблять клинові ворота?

Простіше кажучи, клиновий затвор служить одній меті: повністю перекрити рідину в трубопроводі та запобігти витоку. Але досягти цього «повного відключення» нелегко. Трубопровідне середовище знаходиться під тиском, піддається змінам температури, і клапани часто працюють часто.

 

Якби використовувалася тільки плоска пластина, після закриття воріт було б важко щільно прилягати до посадочних місць; навіть незначна сила створить прогалини. У клиновій конструкції використовується поверхня під кутом: коли ворота опускаються вниз у сидіння, вони тиснуть на обидві ущільнювальні поверхні горизонтально, створюючи міцнупитомий тиск ущільнення.

 

Це схоже на забивання дерев’яного клина під дверну раму - чим сильніше ви вдаряєте по ньому, тим сильніше він тисне збоку. У арматурній промисловості ця дія відома як механізм клинового ущільнення. Відповідно до API 600, кут клина зазвичай становить від 2 до 5 градусів.

Наша компанія COVALVE провела випробування: на 8-дюймовому засувці класу 150 із суцільним клином 5 градусів швидкість витоку ущільнювальної поверхні була нижчою за 0,1 см³/хв при 1,1-кратному номінальному тиску (приблизно 2,0 МПа), що значно нижче стандартної вимоги 10 см³/хв.

 

Три основні конструкції клинових воріт

Клієнти часто запитують: «Чи всі клинові ворота однакові?» Однозначно ні. Інженери підбирають різні конструкції в залежності від умов експлуатації:

 

Суцільний клин

Найміцніший і найпоширеніший вид. Він цілісно литий або кований, має високу жорсткість і ударостійкість. Однак у нього є недолік: він має властивість схоплюватися під час теплового розширення та стиснення. Наприклад, у паропроводах розширений затвор при нагріванні застряє в посадочних місцях і важко втягується після охолодження. Тому ми зазвичай рекомендуємо його для чистих носіїв за нормальних температур.

 

Гнучкий клин

Кільцева канавка або вузький паз виконано навколо середини воріт, щоб забезпечити невелику гнучкість. Це забезпечує самофіксацію клина-, поглинаючи термічну деформацію трубопроводу. Ширина канавки зазвичай становить 3–6 мм, а глибина сягає приблизно двох-третіх товщини воріт. Згідно з документом вМіжнародний журнал арматурної технікивипробування показали, що після 100-градусної зміни температури робочий момент гнучкого клина був на 35% нижчим, ніж у суцільного клина, зі значно меншими подряпинами на ущільнювальних поверхнях.

 

Спліт Клин

Складається з двох незалежних сегментів затвора, які утримуються пружинами або сферичними штовхачами. Ця конструкція підходить для не-корозійних газів або низьких{2}}температур. Перевага aрозрізний клинполягає в тому, що навіть якщо гнізда не є паралельними (через відхилення лиття або деформацію під час зварювання), два сегменти все одно можуть з’єднуватися окремо. Недоліком є ​​складна конструкція і висока вартість.

 

Який правильний кут клина? Не недооцінюйте ці кілька ступенів

Багато людей вважають, що більший кут клина кращий, але це не так. Якщо кут занадто малий (<2°), sufficient lateral force cannot be generated. If too large (>7 ступінь ), заслінка може забити сідла під час роботи, і робота клапана стає жорсткою.

Ми переглянули технічний огляд 2021 рокуValve World, який показав, що більшість промислових засувок використовують кути клинів від 2,5 градусів до 5 градусів. Наприклад, засувки з вуглецевої сталі COVALVE використовують стандартний кут клина 3,5 градусів із накладкою зі сплаву Stellite на ущільнювальні поверхні, що досягає твердості 40–45 HRC. Це забезпечує достатнюсила посадки клина клапанане пошкоджуючи сидіння.

 

Відповіді на три типові запитання

Чи можна клинові ворота встановити задом наперед?

так Корпус клапана зазвичай позначається стрілкою напрямку потоку, але сам клиновий затвор не є спрямованим. Єдині правила установки:

• Проріз гнучкого клина повинен бути звернений до вихідного отвору (з боку потоку). Інакше тиск середовища може розширити отвір і погіршити герметичність.
• Для розрізних клинів пружинний механізм повинен бути звернений до сторони входу; інакше сегменти воріт можуть бути примусово відкриті потоком.

 

Що робити, якщо клинові ворота зносилися?

Незначні подряпини можна відремонтувати притиранням. Однак зауважте, що притирання зазвичай змінює кут клина -, видалення 0,1 мм товщини змінює кут на 0,1 градуса –0,2 градуса. Якщо кут відхиляється від проектного діапазону (наприклад, від 3,5 градусів до 4,0 градусів), заміна є обов’язковою. Тому більшість посібників з технічного обслуговування рекомендують максимум три операції притирання на клапан.

 

Коли НЕ слід використовувати клинові засувки?

У суспензійних середовищах, що містять тверді частинки. Під час закриття частинки потрапляють у пастку між ущільнювальними поверхнями та забивають як ворота, так і сідла. У таких випадках перевагу надають шиберним або поворотним клапанам. Вони також не рекомендовані для високочастотних-циклів (наприклад, одна операція на хвилину), оскільки багаторазове тертя прискорює зношування клина.

 

Польовий досвід

У COVALVE ми розглядали випадок після-продажу: запірний клапан хімічного заводу не закрився щільно. Під час розбирання на суцільному клині виявлено шар відкладень полімерного коксу. Клієнт вважав, що затвор несправний, але проблема полягала в тому, що носій полімеризувався при 120 градусах. Ми замінили його на гнучкий клин зі скребковими канавками, який автоматично видаляв коксові відкладення під час кожної операції, вирішуючи проблему. Це показує, що розуміння принципів клинових воріт є важливим, але вибір також повинен враховувати характеристики середовища та температуру.

 

Метою клинового затвора є не просто «блокування потоку», а й досягнення пузирконепроникного перекриття за суворих умов -, включаючи коливання тиску, зміни температури та часту роботу - завдяки точним кутам клина, відповідній структурній конструкції та відповідним матеріалам.