Вентили и затворы

154

Дата актуализации: 

28.12.2023

Все многообразие трубопроводной арматуры подразделяется на четыре типа:

- краны;

- задвижки;

- вентили (клапаны);

- дисковые затворы (заслонки).

Чаще всего на сетях газораспределения и газопотребления природного газа в качестве запорной арматуры используют краны. Основная масса имеет условный проход до 50 мм. Задвижки применяют на газопроводах номинальным диаметром 50 мм и более.

В отличие от кранов и задвижек вентили и затворы на газовых сетях природного газа применяются не часто. Но для сжиженного углеводородного газа (СУГ) именно вентили являются основным типом запорной арматуры. Самые массовые – вентили, смонтированные на баллонах СУГ. Их миллионы. Сколько баллонов – столько вентилей. Но за небольшим исключением. В 27 литровых баллонах СУГ, выпускавшихся в конце XX века, использовались нажимные клапаны, которые в эксплуатации показали себя не с лучшей стороны, так как давали утечку.

Слово «вентиль» имеет немецкое происхождение и переводится как клапан. Кстати, вентиль и вентилятор - родственные слова, они восходят к латинскому «ventilo» - развеиваю, проветриваю. В них выделяется общий корень вентил(ь).

Дисковые затворы начали применятся на газопроводах природного газа недавно, с начала XXI века. Устанавливаются при больших диаметрах, имеют небольшую строительную длину.

Конструкция вентилей

Рис.1 Схема вентиля

Вентиль перекрывает проход газа перемещением запорного органа (золотника, клапана) в направлении, параллельном оси потока (рис.1). Клапан размещается на штоке, который обеспечивает его перемещение относительно седла. В запорной арматуре применяется шток с выполненной на нем резьбой, которая обеспечивает надежное прижатие клапана к седлу. Другая трубопроводная арматура с корпусами вентильного типа - регуляторы давления газа. У них шток клапана свободно двигается в направляющей, перемещая сам клапан относительно седла, что обеспечивает изменение прохода газа.

Рис. 2 Фланцевый вентиль

Корпус вентиля может иметь муфтовое, фланцевое (рис.2) или цапковое присоединение к трубопроводу.

Особенности вентилей

К достоинствам вентилей можно отнести:

- высокую герметичность перекрытия;

- меньший ход затвора, необходимый для перекрытия, что обеспечивает небольшую высоту вентиля (по сравнению с задвижками).

Вентиль полностью открывается при поднятии клапана на 1/4 от диаметра седла клапана. При закрытии нет трения уплотнительных поверхностей затвора и седла, благодаря чему уплотнение клапана может быть выполнено из эластичных материалов: резины или пластмассы.

Вместе с тем, вентили имеют большое гидравлическое сопротивление из-за того, что поток в корпусе меняет свое направление. По этой же причине вентили имеют большую строительную длину, которая возрастает с увеличением условного прохода, поэтому для трубопроводов со значительными условными проходами вентили не изготавливают.

Чугунные вентили

Вентиль 15кч16п (рис.3) изготавливается из чугуна. В основном вентили 15кч16п с небольшим условным проходом используют на газопроводах природного газа в ГРП и котельных. Другое применение – на изготовленных в прошлом веке головках редуцирования емкостей сжиженных углеводородных газов.

Рис.3 Вентиль 15кч16п

У вентиля 15кч16п перемещение клапана происходит при ввинчивании штока в ходовую гайку, жестко закрепленную в стойке (рис.4). Шток при вращении маховика против часовой стрелки поднимается, открывая проход среды.

Рис.4 Конструкция вентиля 15кч16п

На маховике указано направление его вращения для открытия или закрытия вентиля. Он устанавливается так, чтобы поток газа был направлен под клапан и в закрытом положении давил на клапан со стороны седла. На корпусе вентилей имеется стрелка, указывающая направление потока среды. Если установить неправильно, при открывании клапан может оторвать.

Седло клапана несменное, что приводит к необходимости замены всего вентиля при сколах или задирах на седле. Плоское основание клапана имеет уплотнительное кольцо из фторопласта. Плотности прилегания клапана к седлу способствует возможность небольшого смещения оси клапана по отношению к оси штока.

Шток при выходе из корпуса имеет сальниковое уплотнение. Многие вентили имеют верхнее уплотнение, которое позволяет производить замену сальника при полностью поднятом вверх штоке.

Игольчатые вентили

Отличием игольчатого вентиля от других типов является строение нижней части клапана, непосредственно перекрывающей седло. Клапан сужен книзу, что делает его похожим на иглу (рис.5). На газопроводах применяется в качестве арматуры, устанавливаемой для управления поступлением газа в контрольно-измерительные приборы и датчики автоматики.

Рис.5 Конструкция игольчатого вентиля

К преимуществам игольчатых вентилей относятся плавное регулирование протока, которое обеспечивается конусной формой иглы. Также они обеспечивают высокую герметичность перекрытия. Диаметр седла небольшой, а усилие, с которым клапан прижимается к седлу, велико.

Рис.6 Вентильный блок В-05Д

Вентильный блок В-05Д (рис.6) имеет корпус из нержавеющей стали, в котором расположен игольчатый шток с уплотнением из фторопласта Ф-4, управляемый вращением маховика. Дренажное устройство служит для сброса избыточного давления из датчика или манометра при закрытом вентиле. Сброс происходит при выкручивании болта. Для измерения давления необходимо открыть маховиком игольчатый вентиль, при этом винт дренажного устройства должен быть ввернут. Для проверки прибора на нуль игольчатый вентиль нужно закрыть и вывернуть винт дренажного устройства. Для продувки импульсной линии надо вывернуть винт дренажного устройства и открыть игольчатый вентиль.

Баллонные вентили

Вентили служат для заправки баллона и последующего отбора газа. Вентили ВБ-2 изготавливаются из латуни (рис.7, а). Они предназначены для установки на баллонах для сжиженных углеводородных газов вместимостью 5, 12, 27, 50 л. Вентили вворачиваются в горловину баллона на конусной резьбе. Отборный штуцер имеет левую резьбу, то есть при вращении гайки редуктора по часовой стрелке она откручивается, против часовой – закручивается.

Рис.7 Вентиль баллонный ВБ-2, колпак вентиля

Вентили ВБ-2 изготавливаются в соответствии с ГОСТ 21804 «Устройства запорные баллонов для сжиженных углеводородных газов на давление до 1,6 МПа». На маховике должна быть нанесена стрелка направления вращения и надписи: по часовой стрелке - "Закрыто", против часовой стрелки - "Открыто". Допускается выполнять надписи сокращенно: "Откр." и "Закр.".

Расходный штуцер вентиля снабжается металлической заглушкой с прокладкой. Заглушка должна иметь метку левой резьбы. Сверху вентиль закрывается колпаком (рис.7, б), который на резьбе заворачивается на горловину баллона. Ранее колпаки изготавливались из стали, в настоящее время в основном применяется пластмасса.

Дисковые затворы

У дискового затвора запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.

Прототипом дискового затвора явились захлопки - обратная арматура, появившаяся еще в Древнем Риме. В конце 18 века в процессе совершенствования паровой английский изобретатель Джеймс Уатт включил в ее состав поворотный затвор. А в 1901 год затвор поворотный дисковый под названием «дроссельная заслонка» был использован в топливной системе немецкого автомобиля Mercedes.

Рис.8 Конструкция дискового затвора

Межфланцевый затвор имеет корпус (рис.8), в котором вращается диск. Ось образуют шток и нижний шток. Внутренний лабиринт седлового уплотнения позволяет избежать его срыва из корпуса затвора. Внешние кольца обеспечивают герметизацию затвора при установке между фланцами

Интересный факт: затвор схож по форме с  бабочкой, поэтому в англоязычных странах дисковые затворы называются butterfly valve. (англ. butterfly — бабочка).

Дисковые затворы имеют ряд достоинств:

- малые строительные длина и масса;

- простота конструкции;

- возможность применения для больших диаметров трубопроводов.

К недостаткам можно отнести то, что диск располагается в проходе корпуса, что ухудшает гидравлические характеристики и усложняет механическую очистку трубопровода.

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь