Затвор арматуры и его части, включая таблицы затворов по API

Внешние детали клапана и детали затвора, такие как корпус, крышка, запорный элемент, седло, шток, сальниковое уплотнение / шпильки и болты / прокладки / маховик, производятся отдельно и собираются на заводе.

На изображении ниже вы можете увидеть основные части арматуры.

На рисунке изображен разрез задвижки. Основными ее компонентами являются:

• Корпус
• Крышка
• Шток
• Запорный элемент
• Седло, уплотнения
• Сальник
• Болт
• Рукав
• Привод
• Заднее седло

Корпус арматуры

Корпус является основной частью, удерживающей давление, и располагающий в себе затвор арматуры. Он обеспечивает проход для потока жидкости. Корпус может быть литым, кованным или сварным. Иногда корпуса изготавливаются из комбинации литых, кованых или сварных деталей. Для изготовления корпуса клапана используются различные металлы, сплавы и неметаллы. Иногда корпус также называют оболочкой арматуры.

Концы клапана сделаны специальным образом для соединения арматуры с трубопроводом или другим оборудованием. Существует несколько типов концевых соединений: сварные встык, сварные враструб, резьбовые, фланцевые или межфланцевые.

Корпус клапана имеет разные типы проходов, через которые проходит среда. Конструкция этих проходов зависит от функции арматуры.

• Первый тип корпуса – с уменьшенным (зауженным) проходом. В этом типе диаметр прохода клапана меньше, чем у соединения. Это наиболее распространенная конструкция, поскольку она снижает общую стоимость клапана, в то же время сужая поток.
• Второй тип – полнопроходной. Здесь внутренний диаметр прохода такой же, как у соединительной трубы. Этот тип корпуса используется, когда требуется отсутствие или минимальная потеря давления и/или в случае необходимости прохода СОД (система очистки и диагностики). СОД используется для различных целей, таких как очистка и осмотр трубопровода.
• Третий тип — это корпус с поперечным потоком или разделенным сечением. Этот тип корпуса используется в основном в запорных, поршневых или пробковых обратных клапанах.

На рисунке ниже Вы можете увидеть изображения всех трех типов корпусов.

Крышка

Как и корпуса арматуры, крышки также доступны во многих исполнениях.

Некоторые крышки функционируют просто как деталь, закрывающая внутренности арматуры. Например, как у поворотного обратного клапана на фото. В то время как другие могут поддерживать такие части арматуры, как шток, запорный орган и привод. В случае запорных, невозвратно-запорных, мембранных клапанов и задвижек крышка содержит отверстие, через которое проходит шток (шпиндель) клапана. Обычно сальник также является частью крышки.

Некоторая арматура имеют конструкцию без крышки, в которой корпус и крышка объединены в одно целое. На фото Вы можете увидеть кран шаровый с разъемным корпусом, где крышка отсутствует, потому что сам корпус разделен на две части.

Есть много способов соединения крышки с корпусом, например, болтами, резьбой и сваркой. Место соединения корпуса и крышки является одним из основных источников утечки, поэтому оно должно быть герметичным. Чаще всего крышка отлита или выкована из того же материала, что и корпус.

Что такое затвор арматуры?

Съемные и заменяемые внутренние части клапана, которые контактируют со средой, вместе известны как затвор арматуры. Запорный элемент, седло и шток можно увидеть практически во всех видах арматуры.

Составные части затвора меняются в зависимости от типа клапана. Затвор включает в себя заднее седло, сальники, прокладки, направляющие, втулки, стопорные штифты и внутренние пружины. На изображении Вы можете увидеть детали затвора задвижки. Именно благодаря частям затвора возможно перемещение запорного элемента и управление потоком.

Запорный элемент

Первая часть затвора клапана - это его запорный орган. Он позволяет регулировать или останавливать поток среды в зависимости от его положения. Типы запорной части (диск, клин, шар и т.д.) определяют название клапана, например, задвижка, кран шаровый, пробковый или игольчатый клапан. Эти части имеют ту же форму, что и название.

Запорная часть клапана может быть литой, кованной или сварной. Иногда при изготовлении запорного элемента требуется нанесение твердого покрытия для повышения износостойкости. Также, он должен иметь гладкую поверхность для уменьшения трения с седлом. Запорный орган арматуры является деталью, подверженной воздействию давлением.

Запорный орган выдерживает давление среды в проходе. Когда клапан открыт, запорный орган не выполняет подобной функции. Однако, когда клапан закрыт, именно он сдерживает давление перекрытой среды.

Запорный элемент упирается в неподвижное седло арматуры, когда она находится в закрытом положении. Его можно сдвинуть от седла движением штока. Однако, в обратных и предохранительных клапанах диск перемещается от седла под действием потока среды и давления.

Седло

Седло обеспечивает посадочную поверхность для запорного элемента. Некоторая арматура может иметь несколько седел. В случае запорного и обратного клапанов – они имеют одно седло. В то время как задвижка или кран шаровый имеют два седла: одно со стороны входа, а другое со стороны выхода потока.

Скорость протечки клапана прямо пропорциональна эффективности уплотнения между запорной частью и седлом. Седла арматуры могут быть интегрированными или сменными. Обычно в арматуре используют резьбовые, приварные, литые или кованные седла, закаленные термической обработкой или наплавкой стеллита.

Для надлежащего уплотнения и сохранения герметичности необходимо соблюдать чистоту поверхности. Некоторые краны шаровые и пробковые клапаны оснащены неметаллическими седлами для неопасных сред. Производители арматуры разработали несколько конструкций, которые комбинируют седла из эластомера и металла, что эффективно обеспечивает желаемую герметичность, которая не может быть достигнута использованием только металлических седел.

Заднее седло

Заднее седло находится между штоком и сопрягаемой поверхностью на нижней части крышки. Оно образует уплотнение, когда шток находится в полностью открытом положении. Заднее седло необходимо для предотвращения утечки рабочей среды наружу. Заднее седло позволяет заменять сальниковую набивку во время работы клапана.

Шток

Шток соединяет привод и запорную часть арматуры. Он перемещает и придает нужное положение запорной части. Шток передает необходимое движение к диску, плунжеру или шару для открытия, закрытия или позиционирования клапана. Шток соединяет привод, маховик или рычаг клапана на одном конце и запорный орган на другом.

В задвижках и запорных клапанах линейное движение диска (клина) открывает или закрывает арматуру, в то время как в пробковых клапанах, кранах шаровых и дисковых затворах запорная часть вращается, чтобы открыть или закрыть арматуру. Штоки обычно выковываются из нержавеющей стали и соединяются с частями затвора посредством резьбовых или сварных соединений.

Болт крышки и болт сальника

Болт или шпилька удерживает крышку и корпус, обеспечивая плотное прижимное уплотнение между ними. Ушковый болт сальника выполняет две функции: он соединяет фланец сальника и крышку, а также, когда вы затягиваете болт, он толкает втулку, чтобы удерживать сальник в корпусе.

Бугель, втулка и гайка

Бугельный узел еще называют дужкой. Он соединяет корпус клапана или крышку с приводом. Во многих конструкциях арматуры бугель и крышка выполнены как единое целое. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силу и крутящий момент, развиваемые приводом.

Верх бугеля крепит гайку шпинделя (ходовая втулка). Шток клапана проходит через нее, преобразуя вращательное движение привода в поступательное и перемещает шток клапана.

Направляющие втулки, также известные как гайки штока, представляют собой гайку с внутренней резьбой, находящуюся в верхней части бугеля, через которую проходит шток клапана. Обычно гайка и втулка изготавливаются из более мягкого материала, чем шток, чтобы уменьшить усилие открытия арматуры. Арматура, для открытия и закрытия которой требуется большее усилие, оснащена подшипниками скольжения, которые минимизируют трение между упрочненным штоком и втулкой.

Части арматуры, не удерживающие давление

Фланец сальника используется для поддержки втулки сальника, чтобы удерживать сальниковое уплотнение под напряжением в сальниковой набивке.
Втулка или стакан сальника используются для удержания сальника внутри корпуса.

Уплотнение штока или сальниковое уплотнение также располагаются в корпусе сальника. Они изготавливаются из графита или PTFE в соответствии с требованиями среды. Для предотвращения утечки по штоку требуется правильное сжатие сальника.

С помощью фланца сальника и втулки можно уплотнить сальник. Сальниковое уплотнение - один из основных источников неконтролируемых выбросов на технологическом предприятии. Для обеспечения надлежащего функционирования сальника требуется регулярное техническое обслуживание.

Таблица затворов клапана по API

Материалы затвора, включая все его части, сгруппированы вместе и имеют один номер, который называется номером затвора или номером комбинации. Благодаря номеру затвора можно определить материал, из которого он изготовлен.

• В стандартах API 600 и 602 представлен список материалов затворов, которые могут быть использованы в арматуре.
• Наиболее распространенными материалами затвора являются ASTM A410 (13Cr), ASTM A316, Сплав 20 (19Cr-29Ni) и Монель (Сплав CuNi).

В таблице вы можете увидеть упрощенную схему материалов затвора. Здесь указаны материалы седла, запорной части (диск, клин), заднего седла и штока. Это упрощает заказ арматуры, поскольку вам просто нужно указать номер затвора в соответствии с требованиями, и не нужно указывать материал для каждой из деталей.