Крани кульові муфтові, фланцеві

КОНСТРУКЦІЇ АРМАТУРИ ДЛЯ КОРОЗІЙНИХ СЕРЕДОВИЩ

При конструюванні арматури для корозійних середовищ найбільш складним і відповідальним є вирішення наступних завдань: вибір матеріалів, корозійностійких при роботі в цьому середовищі, забезпечення щільності рухомого з`єднання шпиндель-кришка ( зовнішня щільність).

Найбільш економічним видається застосування конструкцій, в яких деталі виготовляються зі звичайних, недорогих сталей і чавунів і футеруются або облицьовуються неметалевими корозійностійкими матеріалами (гумою, вініпластом, поліетиленом і т. д.), або покриваються кислотостойкими емалями. При такому рішенні знижуються витрати на вартість металу і зменшується споживання дефіцитних спеціальних високолеґованих сталей, але ускладнюється технологічний процес виготовлення деталей. Деякі неметалеві матеріали, придатні для захисту деталей від корозії, не витримують високих температур. Різкі коливання температур також негативно позначаються на деяких покриттях, викликаючи виникнення тріщин, розшарувань і інших дефектів. Це звужує сферу застосування футерованної арматури. Проте у міру вдосконалення якості облицювальних матеріалів і технологічних процесів футерування, питома вага футерованної арматури в хімічній промисловості зростатиме.

В умовах роботи вентиляційних установок промислових підприємств часто метал арматури піддається дії корозійних парів, що міститься в повітрі (гальванічні цехи), що транспортується, і швидко руйнується. У цих умовах застосування арматури, облицьованої вініпластом або поліетиленом, дає добрі результати.

Фторопласти не допускають методів виготовлення арматури із застосуванням пластичної деформації в підігрітому вигляді і зварювання, що утрудняє виготовлення з них складних деталей. Виключно висока корозійна стійкість цих матеріалів змушує розробляти інші шляхи для виготовлення деталей, але поки обмежуються виготовленням простих.

Приклад арматури такого типу: кран з корозійностійкої сталі з пробкою з фторопласту, призначений для середовищ при тиску до 3,5 кгс см² і температурі до +80° С. Постійне підтискання пробки до корпусу забезпечується пружиною. Ущільнення пробки забезпечується застосуванням фторопластових кілець в корпусі крану. Застосовуються також ущільнюючі кільця з гуми, капрону, нейлону або пластикату, іноді використовують кулі, покриті нейлоном. Завдяки застосуванню фторопластових кілець досягається корозійна стійкість і забезпечується можливість використання цих кранів для низьких температур (-250° С і нижче). Фторопластові ущільнюючі кільця створюють можливість роботи крана без змащування з малими силами тертя. Нині кульові крани найбільш широко застосовуються для умовних діаметрів проходів до 300 мм, але є тенденція до застосування кульових ущільнень і для великих діаметрів проходу (до 1000 мм). Кульові крани можуть бути використані для значних тисків (320 кгс/см² і вище) за умови, що ущільнюючі кільця матимуть відповідну надійну конструкцію. Кульові крани застосовують також для вакууму.

Є спроби створення сильфонних кранів, у яких защільник замінений сильфоном. Це, однак, викликало ускладнення конструкції у зв`язку з необхідністю перетворення поступального руху в обертовий. Перетворення поступального руху шпинделя в обертовий рух пробки відбувається завдяки гвинтовому механізму, створеному на нижньому штоку пробки. Нарізь з великим кроком (не самогальмівна) в парі з двома штифтами, встановленими в корпусі, примушує повертатися пробку при вертикальному її переміщенні.

Великий інтерес представляє можливість застосування керамічних матеріалів для футерування і виготовлення деталей арматури, призначених для корозійних середовищ. Керамічні деталі дешеві у виготовленні і мають дуже високу хімічну стійкість. Вони зазвичай виходять з ладу не в результаті корозії, а з інших причин. Недоліком керамічних деталей є висока крихкість, чутливість до ударів і різких коливань температури, а також складність з`єднання з металевими трубопроводами.

Керамічні деталі насилу піддаються механічному обробленню і притиранню, ремонт керамічних деталей також ускладнений. Через цих недоліків керамічні деталі рідше застосовуються у виробництві, проте низька вартість і доступність початкового матеріалу робить доцільним вирішення проблеми використання кераміки для виготовлення корозійностійкої арматури.

Наприклад: пробковий конусний кран, в якому корпус і пробка виконані з порцеляни. Корпус має чавунну обіймицю, що захищає порцелянові деталі від пошкоджень ударами. З порцеляни можуть бути виготовлені і вентилі, в яких так само, як і в кранах, корпус з порцеляни захищається чавунною обіймицьою. Арматура з порцеляни використовується для невеликих тисків - не більш як 6 кгс/см². Скляний вентиль з боросилікатного скла може бути використаний при робочих тисках менше 3,5 кгс/см² і температурах до +200° С.

Графіт має високу хімічну стійкість при роботі в кислих середовищах (не придатний для лугів і окиснювачів), тому його використовують в арматуробудуванні для виготовлення набиття і деталей арматури.

Для корозійних середовищ і пульп отримують широке застосування мембранові (неправильно звані діафрагмовими або діафрагмовими) вентилі, у яких перекриття проходу здійснюється шляхом опускання мембрани на перекладку корпусу. Мембранові вентилі виготовляються з умовним діаметром проходу від Ду 6 мм до Ду 100 мм. Мембранові вентилі використовуються як затвори і як регулюючі вентилі і клапани. Відсутність защільника робить мембранові вентилі дуже надійними в роботі, але термін служби їх зазвичай обмежується довговічністю мембрани.

За експлуатаційними властивостями і принципом дії до мембранових вентилів близько підходять шлангові, або перетискні клапани, принцип дії яких заснований на тому, що для перекриття проходу перетискається труба з еластичного матеріалу (гуми), розташована в корпусі вентиля. Перевагою шлангових клапанів є простота забезпечення абсолютної зовнішньої щільності завдяки тому, що шлях руху середовища всередині вентиля обмежений еластичним шлангом і, поки шланг цілий, середовище не може проникнути назовні. Відпадає необхідність у защільникових пристроях - джерелі можливих протікань.

Шлангові клапани можуть бути застосовані на трубопроводах, що транспортують хімічно агресивні рідини (луги і кислоти), в`язкі рідини і рідини, що містять тверді частинки: суспензії, пульпи, шлами і т. п. Ці клапани застосовні і для сипучих матеріалів. Марка гуми шланга вибирається залежно від властивостей робочого середовища. Властивості гуми обмежують застосування їх для середовищ з температурою в +65° С при тиску до 6-10 кгс/см². Шланг є найбільш слабкою ланкою в цих клапанах і обмежує їх термін служби. Шлангові клапани можуть мати електричний повід або пневматичне управління.

Тривалість відкривання або закривання клапана 4-20 сек. Управління шланговим клапаном для регулювання може проводитися і електромоторним виконавчим механізмом. Залежно від методу і системи управління шлангові перетискні клапани можуть грати роль запірного або регулюючого органу або виконувати роль відсічних або зворотних клапанів, перекриваючи прохід при утворенні надмірно великого потоку або при зміні його напрямку.

Для відділення внутрішньої порожнини корпусу від зовнішнього простору використовуються також металеві мембрани. Останні зазвичай допускають невеликий хід, тому вони застосовуються тільки в вентилях малих діаметрів проходу. Металеві мембрани можуть бути використані для високих температур і тисків, для яких непридатні гумові або пластмасові мембрани.

Сильфони дають значно більший хід, ніж металеві мембрани, тому мають більш широке застосування. У вентилях мається сильфон і запасний защільниковий пристрій, що є допоміжним елементом на випадок виходу з ладу сильфона.

Для азотної кислоти при температурі до +100° С і тиску до 6 кгс/см² застосовується конструкція вентилів, корпус і кришка яких виготовляються з алюмінію; діаметр проходу вентилів від Ду15 мм до Ду100 мм.

Для корозійних середовищ при тиску Ру 200 кгс/см² і температурі до +90° С призначений односідельний регулюючий клапан із стрижневим плунжером і електромоторним виконавчим механізмом типу ПР-1. Защільник з мастилом, забезпечений лубрикатором.

При температурах, обмежених застосуванням гуми (+65° С) в якості зворотних клапанів можуть бути використані конструкції, в яких для запобігання зворотного потоку працюють спеціальні гумові манжети, що пропускають середовище тільки в одному напрямку. Між патрубком, що несе обтічний стакан, і корпусом, закріплений фланець гумової манжети, яка у вільному стані прилягає до стакану. При русі середовища у напрямку стрілки тонка частина манжети відходить від стакану, відкриваючи прохід середовищу. При зміні напрямку руху середовища манжета, прилягаючи до стакану, перекриває прохід. Аналогічний пристрій може бути використано і взамін тарілчастого зворотного клапана в приймальних клапанах з сіткою.

Засувки для корозійних середовищ застосовуються, як правило, з висувним шпинделем, з цілісним або складеним клином - дводискові клинові. Паралельні засувки зазвичай не використовуються через складність забезпечення внутрішньої щільності арматури зважаючи на ушкодження ущільнюючих поверхонь корозією. Засувка може бути використана до температури +300° С. Якщо ущільнюючі кільця такої засувки наплавити стелітом, то її можна використовувати до температури +500° С. Засувка має висувний шпиндель, цілісний клин і прокладення з корозійно-стійкої сталі овального перерізу.

Для корозійних середовищ застосовуються також конусні затвори. У цьому випадку корпус затвора і пробка виготовляються з корозійностійкої сталі. Щоб уникнути задирания конусних ущільнюючих поверхонь та з метою підвищення стійкості, ущільнюючі поверхні корпусу і пробки наплавлюваються стелітом. Кришка і шпиндель також виготовляються з корозійностійкої сталі. Застосовуються також і титанові стопи для виготовлення арматури, призначеної для корозійних середовищ. З урахуванням технологічних характеристик титанових стопів, трубопровідну арматуру з них виготовляють зварною. Незважаючи на деяке ускладнення технології, пов`язане зі зварюванням і необхідністю виготовлення корпусу з значної кількості деталей, він виконаний зварним. З титану може бути виготовлена ​​арматура найрізноманітніших конструкцій.

Запобіжні клапани, призначені для роботи на корозійних середовищах, зазвичай забезпечуються сильфоном або мембраною. Це необхідно для ущільнення рухомого з`єднання шток-кришка і для оберігання пружини від контакту з корозійним середовищем, отчого пружина швидко виходить з ладу. Застосування сильфона знижує надійність роботи запобіжного клапана, оскільки термін служби сильфона значно нижче терміну служби решти деталей, разом з тим при наявності сильфона значно подовжується термін служби пружини і штока. При розрахунку запобіжних клапанів зі сталевими сильфонами, жорсткість яких значна, враховується як жорсткість пружини, так і жорсткість сильфона. Необхідність забезпечити безумовне скидання тиску при небезпечних умовах роботи установок і трубопроводів з корозійними, агресивними або токсичними середовищами, привела до створення ряду конструкцій запобіжних пристроїв з використанням розривних мембран. Досягши небезпечної межі тиск середовища розриває мембрану, спеціально для цієї мети призначену, у зв`язку з чим, надмірна частина середовища випускається і тиск знижується. Окреме місце в цих пристроях займають графітні запобіжні мембрани, що встановлюються між посудиною, що захищається, і випускним трубопроводом.

Мембрана, виготовлена ​​з графітопласта (високоякісного графіту, просоченого смолою), затискається між фланцями, в металевій обоймі, що має диски з отворами. Графітна мембрана поміщається між дисками. Досягши небезпечної межі тиск руйнує мембрану, продавлюючи графіт через отвори дисків. Такі мембрани використовуються при Ду менше 600 мм для тисків до 80 кгс/см² при робочій температурі до +180° С (і навіть до 210° С). Точність спрацьовування в межах ±10% Ру.