У загальному вигляді конструкція засувки (рис. 13) складається з корпусу і кришки, що утворюють порожнину, в якій знаходиться робоче середовище під тиском і всередині якої поміщений затвор (на кресленні він клиновий). Корпус має два кінці для приєднання засувки до трубопроводу (застосовуються приєднувальні кінці фланцеві і під приварення).
Усередині корпусу розташовані, як правило, два сідла, паралельно або під кутом один до одного (див рис.13), до їх ущільнюючих поверхонь в положенні «закрито» притискаються поверхні ущільнювачів затвора. Затвор переміщається в площині, перпендикулярній осі проходу середовища через корпус, за допомогою шпинделя або штока. Шпиндель з ходовою гайкою утворює різьбову пару, яка при обертанні одного з цих елементів забезпечує переміщення затвора в потрібному напрямку. Таке рішення найбільш поширене, і застосовується при управлінні вручну або електроприводом. Шпиндель одним кінцем всередині корпусу з'єднаний з затвором, а іншим - проходить через кришку і сальник (який в основному застосовується в якості ущільнювача пристрою в засувках) для з'єднання з елементом управління засувкою (в даному випадку штурвалом
Малюнок 13 - Засувка клинова:
1 - клин; 2 - сідло; 3 - шпиндель; 4 - корпус; 5 - кришка; 6 - сальник; 7 - маховик
Клинові засувки (Рис.14) мають затвор у вигляді плоского клина. У клинових засувках сідла і їх поверхні ущільнювачів паралельні ущільнюючих поверхонь затвора і розташовані під деяким кутом до напрямку переміщення затвора. Переваги таких засувок - підвищена герметичність проходу в закритому положенні, а також відносно невелика величина зусилля, необхідного для забезпечення ущільнення.
Малюнок 14 - Пристрій клиновий засувки
До недоліків засувок цього типу можна віднести необхідність застосування напрямних для переміщення затвора, а також технологічні труднощі отримання герметичності в затворі.
Всі клинові засувки по конструкції затвора можуть бути з цільним, пружним або складовим клином.
Засувки з цільним клином знайшли широке застосування, так як їх конструкція проста і, отже, має невелику вартість у виготовленні. Цілісний клин являє собою досить жорстку конструкцію, досить надійний в робочих умовах і може бути застосований для перекриття потоків при досить великих перепадах тиску на затворі.
Засувка (Рис 15) складається з литого корпуса, в який угвинчені сідла ущільнювачів. Як правило, їх виготовляють з легованих, зносостійких сталей. Разом з корпусом відлиті, а потім механічно оброблені напрямні для фіксації напрямку переміщення клина. Клин має дві кільцеві поверхні ущільнювачів і шарнірно через сферичну опору підвішений до шпинделя. Верхня кришка з'єднується з корпусом за допомогою болтів або шпильок. Для центрування кришки по відношенню до корпусу в ній є кільцевий виступ, який входить в проточку корпусу. Ущільнення між кришкою і корпусом забезпечується прокладкою, яка закладається в проточку корпусу. Для запобігання перекосів шпинделя в верхню частину кришки запресовується напрямна втулка.
Існує також конструкція засувки з цільним клином, але з невисувними шпинделем, там ходова гайка закріплена у верхній частині затвора. У гайку угвинчений шпиндель, жорстко з'єднаний з маховиком. Система гвинт - гайка служить для перетворення обертального руху маховика (при відкритті або закритті засувки) в поступальний рух затвора.
Малюнок 15 - повнопрохідний засувка з цільним клином
1 - корпус; 2 - сідло; 3 - напрямна руху клина; 4 - клин; 5 - шпиндель;
6 - верхня кришка; 7 - шпилька; 8 - прокладка ущільнювача; 9 - напрямна втулка, 10 - сальник; 11 - натискний фланець; 12 - бугель; 13 - ходова гайка; 14 - маховик.
Засувки з пружним клином (Рис. 16). У них затвор являє собою розрізаний клин, обидві частини якого пов'язані між собою пружним (пружним) елементом (пружним ребром), який дозволяє ущільнюючих поверхонь клина повертатися щодо один одного на деякий кут, що забезпечує краще їх прилягання до ущільнюючих поверхонь сідел. Ця особливість пружного клина виключає необхідність індивідуальної технологічної підгонки ущільнення і зменшує небезпеку заклинювання. Засувки цього типу виготовляють як з висувним, так і з невисувними шпинделем (Рис. 17).
Конструкція затвора засувок цього типу забезпечує краще ущільнення проходу в закритому положенні без індивідуальної технологічної підгонки. Під дією зусилля притиснення, яке передається через шпиндель, в закритому положенні пружний елемент може згинатися в межах пружних деформацій, забезпечуючи щільне прилягання обох поверхонь ущільнювачів клина і сідел.
У засувках цього типу підвищена надійність при високих температурах (внаслідок зменшення небезпеки нерівномірного теплового розширення, що призводить до заклинювання затвора). Однак небезпека заклинювання в закритому положенні повністю не усунуто. Великим недоліком засувок цього типу є підвищений знос ущільнюючих поверхонь клина і сідел, так як вони вступають у взаємний контакт значно раніше, ніж в засувках з цільним клином.
Малюнок 16 - Засувка з пружним клином і висувним шпинделем
1 - сідло; 2 - затвор; 3 - корпус; 4 - ходова гайка; 5 - прокладка ущільнювача;
6 - шпиндель; 7 - верхня кришка; 8 - кільцева прокладка; 9 - сальник;
10 - нажимная втулка; 11 - маховик.
Малюнок 17 - Засувки з висувним і не висувним шпинделем.
Засувки з складовим клином застосовуються коли потрібна висока ступінь герметичності проходу при закритому положенні затвора.
Затвор засувки з складовим клином складається з двох дисків, між якими розміщений разжимной елемент, виконаний у вигляді грибка з кульової поверхнею. Грибок впирається в підп'ятник, закріплений на іншому диску. Щоб уникнути розпаду диски при відкриванні проходу розміщують в обоймі. Зусилля від натискання шпинделя передається за допомогою внутрішнього диска.
Часто зустрічаються конструкції без подпятника. При цьому грибок сферичним кінцем впирається у внутрішню поверхню одного з дисків. Зусилля від приводу передається через обойму на внутрішній диск. При русі шпинделя з відкритого положення в закрите диски не розпрямляються і тертя між сідлами і затвором відсутня. У момент торкання нижніх крайок дисків з сідлами зусилля приводу передається на разжимной елемент і прохід герметизується. Випускаються промисловістю засувки з складовим клином мають тільки висувною шпиндель.
Незважаючи на складність конструкції і, отже, високу вартість, а також нежорсткий затвор, ці засувки мають явні переваги перед іншими типами засувок: незначний знос ущільнюючих поверхонь затвора і сідел; висока герметизація проходу в закритому положенні; менше зусилля приводу, необхідне для закриття засувки.
Відсутність тертя поверхонь ущільнювачів на всьому шляху руху затвора дозволяє в дводискових засувках ущільнити прохід за допомогою еластичних кілець, змонтованих на дисках затвора.
У засувках цього типу поверхні ущільнювачів сідел паралельні один одному і розташовані перпендикулярно до напрямку потоку робочого середовища. Затвор в цих засувках зазвичай називають "диском", "шибером" або "ножем".
Перевагами такої конструкції є: простота виготовлення затвора; легкість складання, розбирання і ремонту; відсутність заїдання затвора в повністю закритому положенні.
Шиберні засувки за своєю конструкцією поділяються на однодискові
(Рис. 18) .і дводискові.
Малюнок 18- Шиберная однодискова засувка.
1 - шибер; 2 - патрубок; 3 - корпус; 4 - вузол кріплення шпинделя і шибера;
5 - сідло; 6 - шпилька; 7 - кільце ущільнювача; 8 - прокладка; 9 - верхня кришка;
10 - набивка сальника; 11 - нажимная планка; 12 - шпиндель; 13 - кожух;
14 - вихідний елемент приводу; 15 - стійка.
У однодискових засувках затвор (шибер) виконаний у вигляді щита з кільцем, що має в нижній частині отвір, рівне діаметру проходу, яке при закритті засувки зміщується вниз. Прохід перекривається глухий частиною шибера. Герметичність проходу забезпечується притисненням затвора тиском середовища до ущільнюючих поверхонь сідла з боку низького тиску.
Основними недоліками шиберних засувок є: велика витрата енергії на відкриття і закриття, викликаний тим, що на всьому шляху руху привід долає тертя між поверхнями ущільнювачів сідел і затвора; значний знос ущільнюючих поверхонь.
Незважаючи на перераховані недоліки, шиберні засувки досить легко обслуговуються і ремонтуються. Величина зносу дуже легко компенсується при ремонті шляхом зміщення (викручування) сідел. Шиберні засувки застосовують, в основному тоді, коли не потрібна висока герметичність проходу.
Шиберні засувки типу КК 19001 по ТУ 647 РК-05772090-032-97 призначені для установки як запірні пристрої на лінійній частині магістральних нафтопроводів і на технологічних трубопроводах НПС.
Конструкція шиберной засувки передбачає постійне розрахункове притиснення сідла до шибера за допомогою спеціальних пружин, що не залежить від перепаду тиску на шибері. Шибер виконаний з вуглецевої сталі з покриттям, що забезпечує надійність при роботі в нафти. Конструкція засувок забезпечує можливість нагнітання герметизирующей мастила в сальниковий вузол і заміну сальника шпинделя без зниження робочого тиску в трубопроводі (Рис. 19). Корпус засувки розвантажений від надлишкового тиску, створюваного тепловим розширенням середовища, що транспортується.
Малюнок 19- Конструкція шиберной засувки
Велике значення для роботи і області застосування засувок має розташування ходового вузла - шпиндель-гайка. Він може бути розташований всередині засувки в робочому середовищі або поза порожниною корпусу.
Розміщення системи «гвинт - гайка» в засувці в ідеальному випадку мало б забезпечити одночасно її компактність і легкий доступ до різьбовій парі для подачі мастила і проведення поточний го ремонту без розбирання.
З точки зору компактності краще розміщувати ходову гайку безпосередньо на затворі. При цьому шпиндель робить тільки обертальний рух і тому засувка має мінімальну висоту, яка визначається тільки ходом затвора і довжиною сальника. Така конструкція засувок отримала назву «засувки з невисувними шпинделем».
В цьому випадку ходова різьба знаходиться всередині порожнини засувки і при відкриванні шпиндель не висувається з кришки, зберігаючи своє початкове положення по висоті. Ходова гайка в цих засувках з'єднана з затвором і при обертанні шпинделя для відкриття проходу як би навертається на нього, тягнучи за собою затвор.
У засувках з невисувними шпинделем ходової вузол занурений в робоче середовище і тому схильний до дії корозії і абразивних частинок в робочому середовищі, до нього закритий доступ і відсутня можливість технічного обслуговування під час експлуатації, що призводить до зниження надійності роботи ходового і сальникового вузлів.
З огляду на недоліки засувок з невисувними шпинделем, стали застосовувати конструкції, в яких ходова гайка закріплена в маховику або безпосередньо в приводі, тобто поза робочої порожнини корпусу. У цих конструкціях шпиндель робить тільки поступальний рух і переміщується разом з затвором, як би висуваючи з засувки. Поступальний рух шпинделя забезпечує найкращий режим роботи сальникового ущільнення. Конструкція дозволяє замінювати зношену ходову гайку, що не демонтуючи засувку, а іноді і не зупиняючи технологічний процес. Проте, в конструкціях з висувним шпинделем є такі недоліки:
· Збільшення висоти засувки (за рахунок виходу шпинделя);
· Необхідність захищати різьбову частину шпинделя від забруднень, корозії і механічних пошкоджень.
У такій конструкції різьблення шпинделя і ходова гайка розташовані зовні корпусу арматури. Шпиндель нижнім кінцем з'єднаний з затвором і при обертанні ходової гайки для відкриття засувки здійснює разом з затвором тільки поступальний переміщення. при цьому верхній кінець шпинделя висувається на величину ходу затвора. Для можливості переміщення шпинделя ходова гайка піднята над верхньою частиною кришки (тобто над сальником) приблизно на величину ходу затвора в конструкції, яку називають бугельних вузлом.
Перевагами такої конструкції є відсутність шкідливої дії робочого середовища на ходової вузол і вільний доступ для його технічного обслуговування, а отже менший знос сальникового ущільнення і більш висока надійність різьбовій пари і сальника.
До запірним клапанам (Рис.20) відносять запірну арматуру з поступальним переміщенням затвора в напрямку, паралельному потоку транспортується среди.Затвор (золотник) переміщається за допомогою системи гвинт - гайка. Запірний клапан застосовують для перекриття потоків транспортуються середовищ в трубопроводах з Ду до 300 мм при робочих тисках до 2500 кгс / см 2 і температурах середовищ від - 200 до +450 0 С.
Малюнок 20 - Запірний клапан
Як правило, шпиндель запірного клапана здійснює одночасно і обертальний і поступальний рух, т. К. Його ходова гайка жорстко закріплена у верхній частині бугеля стійки, що погіршує роботу сальникового ущільнення. Золотник за формою являє собою тіло обертання з плоским підставою, на якому закріплено кільце ущільнювача, виготовлене з металу. гуми або фторопласту. Золотник з'єднується зі шпинделем шарнірно і відривається від сідла без ковзання, завдяки чому виключається пошкодження ущільнювальних поверхонь.
У порівнянні з іншими видами запірної арматури запірні клапани мають такі переваги:
· Можливість роботи при високих перепадах тисків на золотнику і при великих величинах робочих тисків
· Простота конструкції, обслуговування і ремонту в умовах експлуатації
· Менший хід золотника (в порівнянні з засувками), необхідний для повного перекриття проходу
· Відносно невеликі розміри і маса
· Застосування при високих і наднизьких температурах робочого середовища
· Герметичність перекриття проходу
· Використання в якості регулюючого органу
· Установка на трубопроводі в будь-якому положенні
· Виключення можливості гідравлічного удару
· Високий гідравлічний опір в порівнянні з іншими запірними пристроями;
· Неможливість застосування на потоках сильно забруднених середовищ, а також на середовищах з високою в'язкістю;
· Велика будівельна довжина;
· Подача середовища тільки в одному напрямку, який визначається конструкцією запірного клапана.