Детали трубопроводных задвижек и затворов, включая затворы по API

Клапан представляет собой комплексное изделие. Корпус, крышка, диск/клин, седло, шток, уплотнение/шпилька и болт/прокладка/маховик – все эти наружные и внутренние составляющие клапана производятся отдельно и затем собираются на фабрике для производства клапанов.

Корпус задвижки

Конструкция клапана, состоящая из корпуса и концов, играет важную роль в его функционировании. Корпус клапана служит основной частью, которая осуществляет удержание давления и обеспечивает проход для потока жидкости. В зависимости от требований, корпус может быть сделан из различных материалов, включая металлы, сплавы и неметаллы. Он может быть отлитым, выкованным или изготовленным из комбинации различных деталей.

Концы клапана используются для присоединения его к трубе или к другому оборудованию. Концевые соединения могут иметь различные типы, такие как торцевые, муфтовые, резьбовые или фланцевые. В некоторых случаях, клапан может быть установлен между двумя трубными фланцами, которые называются концами пластины. Это позволяет обеспечить надежное и герметичное соединение.

Корпус клапана включает в себя различные варианты проходов для перемещения жидкости. В зависимости от функции клапана, выбирается соответствующая конструкция прохода.

Первый тип корпуса – неполнопроходной. В этом случае, диаметр прохода в клапане меньше диаметра соединительной трубы. Такая конструкция широко распространена, поскольку позволяет снизить общую стоимость клапана без ущерба для потока жидкости.

Второй тип – полнопроходной. В данном случае диаметр внутреннего прохода клапана совпадает с диаметром соединительной трубы. Такая конструкция используется в случаях, когда необходимо обеспечить непрерывный поток. Например, в процессах, связанных с пропуском свиней, используется полнопроходной клапан. Свиньи играют важную роль в различных операциях, таких как очистка и осмотр трубопровода.

Третий тип – особый корпус с поперечной или разделенной секцией. Такой клиноподобный корпус применяется в основном для клапанов, работающих по принципу шарового, поршневого или обратного действия. Это позволяет обеспечить специфическую работу и функциональность клапана в зависимости от задачи и условий работы.

Крышка

Защитная конструкция, служащая для закрытия клапана, называется крышкой. Крышки могут иметь различные варианты исполнений, аналогично корпусам клапанов.

Некоторые крышки выполняют только функцию затвора клапана, например, в случае обратного клапана. Они предназначены для переключения потока жидкости или газа только в одном направлении. В то же время, другие крышки поддерживают работу внутренних компонентов клапана, таких как шток, диск и привод. Они служат для управления потоком вещества. Для задвижек, запорных клапанов и мембранных клапанов крышка обеспечивает отверстие, через которое проходит шток клапана. Обычно в комплектацию крышки входит также уплотнительное кольцо. Это позволяет контролировать открытие и закрытие клапана. В большинстве случаев сальник, который обеспечивает герметичность, также встроен в крышку. Он предотвращает утечку вещества через соединение.

Имеется разнообразие конструкций клапанов, включая модели без крышки, где корпус и крышка соединены в единое целое. Шаровой клапан с разделенным корпусом, в свою очередь, не имеет крышки, поскольку корпус делится на две секции. Существует множество методов соединения крышки с корпусом, включая использование болтов, резьбовых соединений и сварки. Особое внимание должно быть уделено герметичности соединения между корпусом и крышкой, так как именно наличие зазоров в этом соединении может приводить к утечкам. Крышка обычно изготавливается из того же материала, что и корпус – она может быть отлита или выкована.

Затвор клапана

Компоненты клапана, которые контактируют с текучей средой, и называются затвором, могут быть сняты и заменены. Седло, диск и шток являются общими частями клапана, в то время как остальные компоненты затвора будут изменяться в зависимости от типа клапана. Особая отделка клапана включает верхнее седло, сальники, кольца седла, направляющие, втулки, стопорные штифты и внутренние пружины.

Диск

Функция диска заключается в его способности открывать, закрывать и регулировать поток жидкости. Различные типы клапанов соответствуют разным типам дисков, таким как запорные, шаровые, пробковые и диски игольчатого клапана.

Существует три способа изготовления диска клапана - литьё, ковка и изготовление. Для повышения износостойкости поршневой диск иногда дополнительно подвергается торцеванию. Ровная поверхность диска взаимодействует с седлом клапана, минимизируя трение. Одновременно диск является элементом, обеспечивающим удержание давления. При открытом положении клапана диск не выполняет функцию поддержания давления. Однако, при закрытом положении клапана диск активно поддерживает давление в системе.

Когда клапан закрыт, диск прижимается к неподвижному седлу. Чтобы открыть клапан, нужно передвинуть диск, используя шток. Но в случае запорных и предохранительных клапанов диск отодвигается от седла под воздействием потока жидкости и давления.

Седло

Седло обеспечивает поверхность посадки для диска, что позволяет клапану функционировать. На приложенном изображении можно увидеть седло задвижки. В зависимости от типа клапана, у него может быть одно или несколько седел. Например, шаровой клапан и обратный клапан имеют только одно седло, в то время как задвижка и шаровой клапан имеют два - одно на стороне входа и одно на стороне выхода.

Скорость утечки клапана прямо пропорциональна степени герметичности между диском клапана и седлом. Существуют различные виды седел клапанов - они могут быть либо цельными, либо состоять из сменных колец. Обычно клапаны поставляются с резьбовыми, сварными, цельно литыми или коваными седлами, которые проходят термическую обработку или имеют жесткое покрытие. Для обеспечения полной герметичности необходимо правильно обработать поверхность посадочного места. В некоторых случаях, для не критичных применений, применяются неметаллические седла, такие как шаровые краны и пробковые клапаны. Производители клапанов разработали несколько конструкций комбинированных седел с эластомерными и металлическими элементами, которые обеспечивают высокую герметичность, недоступную при использовании только металлических седел.

Верхнее седло

В состав верхнего седла входит плечо на штоке и сопрягаемая поверхность на нижней части крышки. Эта конструкция обеспечивает герметичность, когда клапан находится в полностью открытом положении, и предотвращает проникновение текучей среды в упаковочную камеру и, следовательно, в окружающую среду. Возможность замены сальникового уплотнения при работе клапана является одним из преимуществ верхнего седла.

Шток

Шток является элементом, который соединяет привод и диск клапана для обеспечения его передвижения и позиционирования. Он передает необходимое движение к диску, пробке или шару, чтобы открыть, закрыть или настроить положение клапана. Шток является связующим звеном между приводом или маховиком клапана с одной стороны и диском с другой стороны. В случае запорных и шаровых клапанов, линейное движение диска приводит к его открытию или закрытию, в то время как в запорных, шаровых и дроссельных клапанах диск вращается для открытия или закрытия клапана. Штоки обычно изготовлены из нержавеющей стали и связаны с диском с помощью винтовых соединений или сварки.

Болт для крепления крышки

Болт или шпилька крышки выполняют важную роль, удерживая крышку и корпус так, чтобы между ними образовалось надежное герметичное соединение. Болт/шпилька выполняют две основные функции. Во-первых, они соединяют фланец сальника с крышкой. Во-вторых, при затягивании болта, они передают давление на втулку сальника, таким образом обеспечивая сохранение герметичности между сальником и корпусом.

Траверса, стакан траверсы, гайка траверсы

Плечо, также известное как траверса, выполняет функцию соединения корпуса клапана или крышки с исполнительным механизмом. Во многих конструкциях клапанов траверса и крышка представляют собой единое цельное соединение. Однако, чтобы выполнять свою задачу, траверса должна обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать различные воздействия и крутящий момент, создаваемый приводом.

Верхняя часть траверсы оснащена крепежной гайкой, через которую проходит шток клапана. Это позволяет траверсе преобразовывать вращательное движение привода в линейное движение и перемещать шток клапана.

Втулки, известные также как гайки штока траверсы, представляют собой компоненты с внутренней резьбой, которые закреплены в верхней части траверсы и служат проходным отверстием для штока клапана. Чтобы обеспечить более эффективное открытие клапана, гайка и втулка обычно изготавливаются из материала, который мягче по сравнению с штоком. Это позволяет снизить необходимое усилие. Кроме того, для клапанов, требующих больших усилий при открытии или закрытии, используются подшипники с противообледенительной муфтой, которые уменьшают трение между закаленным штоком и втулкой траверсы.

Безнапорные детали клапана

Фланец, предназначенный для поддержки втулки сальника, играет важную роль в обеспечении надежности сальникового уплотнения в сальниковой коробке.

Втулка сальника, также известная как рукав, выполняет основную функцию по уплотнению места соединения сальника внутри себя.

В сальниковой коробке находится специальная прокладка, изготовленная из графита или ПТФЭ, которая служит материалом для изготовления сальникового уплотнения. Данный выбор материала осуществляется в соответствии с требованиями конкретных условий эксплуатации. Следует отметить, что правильная степень сжатия сальникового уплотнения сыграет важную роль в предотвращении утечки смазочного материала из штока. Именно с помощью фланца и втулки сальника можно достичь необходимого уровня сжатия.

 Следует учесть, что сальниковая прокладка является одним из главных источников нежелательных выбросов на технологических установках. Следовательно, регулярное и качественное техническое обслуживание обязательно для гарантированной эффективности и долговечности данной системы уплотнения.

Затвор арматуры

Материалы отделки трубопроводной арматуры, например диски, седла, штоки и муфты, объединены в группы и обозначаются одним номером, известным как номер отделки или номер комбинации. Это помогает в определении требований к качеству материала для каждого компонента.

В спецификациях API 600 и 602 представлен список материалов, которые могут быть использованы в клапанах.

Среди наиболее распространенных материалов можно выделить ASTM A410 (13Cr), ASTM A316, Alloy 20 (19Cr-29Ni) и Monel (сплав CuNi).

В зависимости от конкретного номера отделки, указывается материал для седла, диска, верхнего седла и штока. Такой подход упрощает процесс заказа клапана, поскольку вам необходимо всего лишь указать требуемую отделку и не заботиться о выборе материала для каждой детали отдельно.