Технические характеристики, конструкции вентилей

Вентили (клапаны) - это запорные устройства с поступательным движением затвора в направлении, параллельном потоку транспортируемой среды. Затвор перемещается с помощью системы "винт — ходовая гайка". К надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования. Вентили применяют для перекрывания потоков газообразных и жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов менее 400 мм при рабочих давлениях до 250 МПа и температурой сред от минус 200 до 450 °С. На рис. 2.8 показан общий вид вентиля.

Рис. 2.8. Общий вид вентиля ALV - 4 Dy 6 - 1000 мм.

По сравнению с другими видами запорной арматуры вентили имеют следующие преимущества:

• возможность работы при высоких перепадах давлений на золотнике и при больших величинах рабочих давлений;
• простота конструкции, обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации;
• меньший ход золотника (по сравнению с задвижками), необходимый для полного перекрытия прохода (обычно 0,25 Dy);
• относительно небольшие габаритные размеры и масса;
• применение при высоких и сверхнизких температурах рабочей среды;
• герметичность перекрытия прохода; использование в качестве регулирующего органа;
• установка на трубопроводе в любом положении (как в вертикальном, так и горизонтальном);
• исключение возможности гидравлического удара.

Ниже приводятся краткие технические характеристики, габаритные и некоторые монтажные размеры запорных вентилей из числа наиболее часто применяемых конструкций.

К недостаткам, общим для всех конструкций вентилей, относятся:

высокое гидравлическое сопротивление (по сравнению с задвижками, дисковыми затворами и кранами); невозможность применения на потоках сильно загрязненных сред, а также сред с высокой вязкостью; большая строительная длина (по сравнению с задвижками и дисковыми затворами);

подача среды только в одном направлении, определяемом конструкцией вентиля.

По конструкции корпуса вентили подразделяются на проходные, прямоточные, угловые и смесительные. На рис. 2.9 — 2.13 соответственно показаны конструкции этих вентилей. По назначению вентили бывают запорными, запорно-регулирующими и специальными. Конструкция запорного вентиля представлена на рис. 2.9. Регулирующие вентили подразделяют по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые вентили. Запорные вентили подразделяют на вентили тарельчатые и диафрагмовые. Уплотнения шпинделя бывают сальниковые и сильфонные.

Рис. 2.9. Запорный проходной вентиль высокого давления: 1 — шпиндель; 2 — полукольцо; 3 — основной клапан (тарелка);4 — корпус; 5 — седло; 6 — разгрузочная тарелка; 7 — коническая часть шпинделя; 8 — втулка.

Рис. 2.10. Прямоточный вентиль: 1 — корпус; 2 — золотник; 3 — шток; 4 — крышка; 5 — сальник; 6 — стойка; 7 — маховик; 8 — ходовая гайка; 9 — шпиндель; 10 — сцепка.

Рис. 2.11. Вентиль угловой ВУ 50414.

Рис. 2.12. Смесительный вентиль.

Рис. 2.13. Вентиль запорный стальной Ру = 16 МПа, Dy = 15, 20, 25 мм.

Проходные вентили имеют корпус с соосными или параллельными патрубками и широко применяются на практике. В этих вентилях поток рабочей жидкости делает, по крайней мере, два поворота (что и приводит к большому гидравлическому сопротивлению). Нижняя часть корпуса усилена ребром жесткости, что повышает надёжность корпуса. Это наиболее распространенная форма вентилей.

Прямоточные вентили имеют корпус с соосными патрубками и практически прямолинейное движение потока жидкости, а ось шпинделя расположена под углом к оси прохода. Эти вентили имеют малое гидравлическое сопротивление, компактны, не имеют в корпусе застойных зон, но имеют большую строительную длину и большую массу.

Угловые вентили имеют корпус с перпендикулярно расположенными патрубками. Один из патрубков может быть соосен или параллелен оси шпинделя. Эти вентили монтируются на поворотах трубопроводов. Они имеют большое гидравлическое сопротивление, большие габариты (высоту) и массу. Рассчитаны на работу при давлениях рабочей среды до 6,4 МПа и обычных температурах окружающей среды.

Смесительные вентили предназначены для смешивания двух потоков А и Б в одном корпусе. По габаритным размерам, массе и стоимости смесительные вентили не отличаются от проходных, но их гидравлическое сопротивление в 1,5... 2 раза ниже. Эти вентили можно использовать и в качестве разделительных. Корпус вентиля имеет "трехходовую" конструкцию. Смесительных вентилей выпускается пока ограниченное количество.

Запорно-регулирующие вентили — устройства, обеспечивающие управление подачей жидкости путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжным фиксированием промежуточных положений. Кроме регулирования потока эти вентили и перекрывают его. Конструкция запорно-регулирующих вентилей аналогична конструкции проходных или угловых запорных вентилей. В них запорное устройство изготавливается в виде профилированного золотника, чаще всего типа конической пробки, и которые хорошо обработаны и притерты друг к другу. Золотник и седло изготавливают из специальных сплавов. Вентили с золотником в виде конуса называются игольчатыми. В этой конструкции отсутствуют специальные седла, а герметизация обеспечивается притиркой поверхности пробки к уплотнительной поверхности корпуса. Недостатки: заедание затвора, притирка исключает взаимозаменяемость.

Вентиль

Вентилем называют регулирующее и запорное устройство, которое имеет отношение к трубопроводу, системе отопительных приборов, гравитационным и однотрубным системам отопления, термостатам, двухтрубным механизмам центрального отопления. Его функция - перекрывать и регулировать потоки пара, жидкостей или газов. Для этих целей имеется подвижная деталь, которая поступательно перемещается при изменении положения шпинделя, перекрывая поток. Эта деталь имеет вид иглы, тарелки или диска.

Вентиль различают по:

• материалу, из которого он изготовлен. Это может быть титан, чугун, бронза, сталь, цветные сплавы, латунь, а также неметаллы.
• назначению. Так, вентиль бывает запорным и запорно-регулирующим, а также специальным. Так, первые две разновидности представляют собой такой тип арматуры, для которого характерно возвратно-поступательное перемещение запорного органа вдоль корпуса для перекрытия потока. К тому же, второй тип еще и дросселирует поток. Специальные же вентили применяются в необычных рабочих средах: при повышенной температуре, в коррозийной среде.
• конструкции, вентиль бывает четырех типов: угловой, прямоточный, смесительный и проходной.
• Угловой вентиль предназначен для соединения расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу частей трубопровода.
• Прямоточный вентиль отличается тем, что ось шпинделя лежит под углом к проходной оси, а в корпусе есть насосные патрубки.
• Смесительный вентиль соединяет две среды для нормализации температуры, качества и концентрации в корпусе самого вентиля.
• Проходной вентиль обычно монтируется в трубопроводах без углов (прямолинейных), потому что он имеет параллельные патрубки.
• типу герметизации - вентиль сильфонный и сальниковый. Первая разновидность исключает утечку. Поэтому такой вентиль ставят туда, где непозволителен выброс вещества в окружающую среду.

Все вентили объединяет то, что они позволяют производить ручную регулировку - пропорциональную или трехпозиционную. Вентиль необходимо устанавливать в таком положении, которое дает возможность совпадения потока жидкости и стрелки. Как правило, его ставят штоком вверх при наибольшем отклонением от вертикального стержня не более девяноста градусов. Противоположное положение запрещено. Возможно, установить шток в горизонтальном положении. Это актуально для тех случаев, когда необходимо исключить нагрев привода.

Что касается преимуществ и недостатков вентилей, то мы назовем некоторые из них. Так, основными преимуществами вентилей можно считать следующие: малая масса и габариты, элементарность конструкции и простота ремонта в рабочих условиях, возможность установки в любом месте трубопровода.

Есть и недостатки: наличие только одного направления рабочей среды, невозможность использования на сильно загрязненных средах и средах с высоким уровнем вязкости, большое гидравлическое сопротивление.

Вентили

Вентили, в отличие от кранов, устанавливаются в относительно недоступном месте, в глаза не бросаются и не требуют частого ремонта. В функции запорной арматуры – вентилей и задвижек – входит перекрытие воды перед началом ремонта канализационных сетей (рис. 34).

Рис. 34. Устройство вентиля: 1 – маховик; 2 – втулка; 3 – набивка сальника; 4 – корпус головки; 5 – резьба штока; 6 – изоляция; 7 – клапан с прокладкой.

Вентили применяются обычно в квартирной водопроводной разводке и должны постоянно находиться в рабочем состоянии. От затопления в случае аварии квартиру спасти может только вентиль.
Отдельный вентиль должен устанавливаться на отводе к каждому потребителю (элементу сантехоборудования): к смесителю, унитазному бачку или питающей трубе отопительной системы, если имеется автономное водяное отопление. На трубе с холодной или горячей водой должен быть также отдельный вентиль. Контрольный вентиль должен стоять на самом вводе или на ответвлении от стояка. Он необходим в том случае, когда возникнет необходимость в ремонте не отдельного прибора, а целых участков внутренних коммуникаций, например для внесения изменений в схему разводки.
Устройство и принцип действия вентилей сходны с обычными кранами. У них также есть окно во внутренней перегородке корпуса, через которое проходит вода, клапан с прокладкой, запирающий это отверстие, и шток с возвратно-поступательным ходом, проходящий в головке корпуса. Отличие в том, что соединение клапана со штоком может быть плавающим с помощью шарового соединения. Втулка сальника может поджиматься накидной гайкой, или роль такой гайки может выполнять спецвтулка, имеющая резьбу и вкручивающаяся в резьбу, нарезанную внутри головки. Между корпусом и вентильной головкой может находиться полужесткая прокладка, изготовленная из паронита, либо же соединение уплотняется льняной прядью с пропиткой.
Поскольку вентиль в процессе своего функционирования находится в открытом состоянии, то каждый элемент конструкции должен быть очень надежным и прочным. Большая нагрузка лежит на контрольном вентиле на вводе.
Клапан вентильной головки имеет прокладку, закрепленную гайкой с шайбой на центрирующем выступе шпинделя, в отличие от прокладки крана, которая может быть закреплена без фиксации (просто вставлена в клапан, имеющий вид диска с бортиком). Это объясняется тем, что узел вентиля постоянно находится под напором воды.
Вентиль, в отличие от крана, рассчитан на установку в магистрали, поэтому необходимо соблюдать правила установки во избежание возникновения гидравлического сопротивления. В результате несоблюдения этих правил, вода проходит внутри корпуса вентиля в обратном направлении, нежели это предусмотрено самой конструкцией. При этом возрастает давление на клапан с прокладкой и в трубопроводе перед вентилем, что приводит к увеличению нагрузки на уплотнения резьбовых соединений, напор на выходе из вентиля, напротив, снижается.
На наружной поверхности для контроля правильности установки корпус вентиля имеет стрелку, обозначающую направление нормального прохода воды. Таким образом, при установке нового вентиля нужно сверяться со стрелкой-указателем.
Для профилактики следует время от времени осматривать все вентили на предмет целостности прокладок и других элементов, надежности запирания, отсутствия просачивания из-под сальниковой набивки.