Захлопки, заслонки и поворотные затворы: общие сведения и классификация

Захлопки относятся к запорной арматуре и применяются для пе­риодического или разового включения или отключения частей тру­бопровода (тарелка поворачивается вокруг оси, перпендикуляр­ной направлению среды и смещенной за пределы проходного от­верстия). Арматура подобного типа находит применение в системах трубопроводов, транспортирующих жидкости или газы, и в систе­мах вентиляции. По конструктивному исполнению захлопки могут быть вентиляционными двусторонними, газоводонепроницаемы­ми, перепускными и штормовыми, выпускаемыми в трех модифика­циях: горизонтальные, угловые и вертикальные.

По типу привода захлопки подразделяются на дистанционно управляемые с гидравлическим приводом и дублирующим ручным приводом и управляемые только ручным приводом (маховик, руко­ятка или специальный ключ).

Запорный орган захлопки плотно перекрывает трубопроводы, исключая пропуски — среды или ее паров через места сопряжения деталей, прокладки и уплотнительные элементы. Исключение со­ставляют штормовые захлопки, где допускаются протечки неструй­ного характера через уплотнение корпус-тарелка. Независимо от принципа действия, приводы захлопок должны удовлетворять сле­дующим основным требованиям: исключать самопроизвольное от­крытие или закрытие запорного органа, обеспечивать возможность управления захлопкой и контроля ее работы в случае необходимос­ти из одного или нескольких помещений, допускать быстрое пере­ключение с дистанционного на местный привод. Приводы должны исключать ложные срабатывания, искрообразование и шумность сверх допускаемого уровня.

Захлопка вентиляционная двусторонняя с гидроприводом и ручным управлением

Захлопка вентеляционная двусторонняя с гидроприводом

Эта захлопка (рис. 1) предназначена для установки в судовых си­стемах вентиляции в качестве запорного органа. Захлопка состо­ит из узла запорного органа и гидропривода. Узел запорного ор­гана предназначен для перекрытия проходного отверстия захлоп­ки и состоит из корпуса /, двух тарелок 2 со стяжны­ми болтами 4 и с уплотнительными кольцами 3, ры­чагов 5 и деталей привода: рычага 13, зубчатого сек­тора 72, зубчатого колеса 9 и валов 10. Гидропривод предназначен для дистанционного управления за­порным органом захлопки и состоит из корпуса 16, цилиндров 14 и 17, рейки 15, кривошипного вала 19, тяги 6 со встроенным в нее пакетом тарельчатых пру­жин 8, поджимаемым болтами 7, для фиксации край­них положений запорного органа и для тарированно­го обжатия резины, сигнализатора 22, который выда­ет электрический сигнал о крайних положениях за­порного органа, редуктора с коническими зубчатыми колесами 20 с валиками 2/, позволяющего управлять захлопкой вручную из двух смежных помещений.

Работа захлопки от системы гидравлики осущест­вляется следующим образом. Для открытия захлоп­ки масло под рабочим давлением подается в штуцер «на открытие» цилиндра 14. Под действием давления масла рейка 15 перемещается и поворачивает кри­вошипный вал 19, соединенный шарнирно с тягой б.

Через тягу б вращательное движение кривошипного вала 19 сооб­щается рычагу 13, зубчатому сектору 12, зубчатому колесу 9 и далее через валы 10 на рычаги 5, которые поднимают тарелки 2, освобож­дая проходное сечение захлопки. При полном открытии захлопки рычаг 13 упирается в регулировочный винт / 7, тарельчатые пружи­ны 8 тяги сжимаются, фиксируя положение «открыто». При перехо­де кривошипно-шатунного механизма 14, 16 через мертвую точку вместе с кривошипным валом поворачивается муфта 24 и регулиро­вочным винтом 25 нажимает на коромысло 23, которое другим кон­цом утапливает шток сигнализатора 22. Сигнализатор выдает сиг­нал «открыто». При закрытии захлопки масло под рабочим давле­нием подается в цилиндр /7 через штуцер «на закрытие». Под дей­ствием давления масла рейка 75, перемещаясь, поворачивает кри­вошипный вал 79 и через тягу б, рычаг 13, зубчатый сектор 72, зубча­тое колесо 9 и валы 10 поворачивает рычаги 5 с тарелками 2. После упора тарелок 2 уплотнительными кольцами 3 в корпус 7 сжимают­ся тарельчатые пружины 8, тяга б, и кривошипный вал 79 переходит через мертвую точку на угол 5°, обеспечивая тем самым надежное стопорение положения «закрыто».

Регулировочный винт 26 нажимает на коромысло 23, которое вы­двигает шток сигнализатора 22. Сигнализатор выдает сигнал «за­крыто». В положениях захлопки, отличных от крайних, регулиро­вочные винты 25 и 26 не воздействуют на коромысло 23, шток сиг­нализатора под действием собственной пружины выдвигается в среднее положение и удерживается в нем. Сигнал в среднем по­ложении запорного органа отсутствует. Взаимодействие подвиж­ных частей захлопки при управлении ручным приводом такое же, как при управлении с помощью гидравлики. Для изменения вре­мени срабатывания в цилиндр 77 встроен регулируемый дроссель 18. Диапазон времени срабатывания захлопок составляет 2-10 се­кунд. В качестве рабочей среды гидропривода применяется масло АУ с давлением до 150 кгс/см2. Гидропривод и узлы трения захлопки смазываются консистентной смазкой ЦИАТИМ-203.

2. Заслонки (дроссельные заслонки и поворотные затворы)

Вплоть до начала 70-х годов арматура с поворотными дисками применялась в судостроении только в качестве регули­рующей (дроссельные заслонки), т. е. при закрытом положении диска герметичность по его периметру не обеспечивалась. Применение дроссельных заслонок в каче­стве регулирующей арматуры обусловлено простотой их конструкции и малыми габа­ритами. Попытки создания поворотных за­творов с герметизацией диска в закрытом положении носили стихийный характер из-за отсутствия необходимых материалов. Усложнение конструкции и технологии из­готовления затворов, как правило, приво­дило к отрицательным результатам.

Технический прогресс в судостроении и, в частности, в арматуростроении в послед­ние годы значительно усилился. Это яви­лось следствием ужесточения требований, особенно по снижению массо-габаритных характеристик, легкости разборки для ре­монта и замены основных деталей, удобства монтажа и снижения стоимости изготовле­ния, и послужило толчком к интенсифика­ции работ по созданию поворотных затво­ров с обеспечением полной герметичности в закрытом положении.

Существующие в настоящее время су­довые поворотные затворы недостаточно проверены в эксплуатации, поэтому досто­верные данные об их надежности и ремон­топригодности в судовых условиях в насто­ящее время отсутствуют.

Особенностью, отличающей поворотные затворы от дроссельных заслонок, является наличие мягкого (резинового) уплотнения по периметру диска затвора. Резиновое уплотнение в конечном счете определяет надежность и габариты поворотного затвора с приводом. Это объясняется тем, что в мо­мент уплотнения резиновое уплотнительное кольцо претерпевает сложные знакопере­менные деформации (сжатие, изгиб). Кроме того, уплотняющая поверхность подвергает­ся износу при трении по металлической по­верхности корпуса затвора или диска.

В жидких средах деформации и износ резинового кольца из-за низкого коэффи­циента трения менее значительны, чем в газообразных.

Ввиду того что из условия обеспечения герметичности удельные давления по пе­риметру диска должны быть не менее рр, по мере увеличения условного прохода затвора и рабочего давления значительно возрастают крутящие моменты на приво­дном валу диска затвора. При больших дав­лениях и проходах крутящие моменты на приводном валу поворотного затвора могут быть в десятки раз больше, чем на штоке за­движки с тем же условным проходом и при тех же давлениях. Поэтому судовые пово­ротные затворы с приводами применяют на давления не более 16 кгс/см2, а затворы с условными проходами более 800 мм — на давление до 6 кгс/см2.

К поворотным заслонкам и затворам предъявляются те же требования, что и ко всей судовой арматуре. Специфическое тре­бование к дроссельным заслонкам — плав­ность поворота диска (только для дистан­ционно управляемых) и фиксация диска в промежуточном положении. От поворотных затворов требуется также герметичность, простота установки уплотнительного коль­ца, взаимозаменяемость колец при ремонте и фиксация диска в крайних положениях.

Как уже говорилось, арматура, имеющая в качестве запорного органа поворотный диск, классифицируется на две основные группы: дроссельные заслонки и поворот­ные затворы.

В свою очередь дроссельные заслонки подразделяются по типу управления на за­слонки с ручным приводом и заслонки с дис­танционным приводом, в качестве которого применяется электропривод. Применение электропривода для дроссельных заслонок обусловлено плавностью поворота вала диска и возможностью остановки и фикса­ции диска заслонки в любом положении.

Поворотные затворы подразделяются по следующим признакам.

По типу дистанционного привода: затво­ры с пневмоприводом; затворы с гидропри­водом; затворы с электроприводом.

Выбор того или иного типа дистанцион­ного привода обусловлен видом энергии, имеющимся на судне, а также условиями эксплуатации и требованиями надежности, предъявляемыми к затворам.

По типу уплотняющего элемента разли­чают затворы с установкой уплотняющего элемента на диске и на корпусе. Наибольшее распространение получили затворы с уста­новкой уплотняющего элемента на диске. Это объясняется технологичностью данной кон­струкции и отсутствием узлов, требующих специальных исследований как в области конструкции, так и в области материалов.

В качестве уплотняющего элемента приме­няется клееный (вулканизированный) шнур или формованное кольцо. Изготовление этих деталей на заводах РТИ не вызывает затруднений. Однако подобные затворы за­частую имеют усложненную конструкцию, для них используются коррозионностойкие дефицитные материалы, а уплотняющий элемент работает в тяжелых условиях.

Другой тип затвора, у которого уплотняю­щий элемент установлен на корпусе, имеет простую конструкцию и изготовляется из де­шевых материалов. Однако резиновая ман­жета, применяемая в качестве уплотняющего элемента, требует предварительных иссле­дований. Необходимо определить ее опти­мальные размеры, марку материала, а впоследствии, при изготовлении затворов (осо­бенно с большими проходами) — стоимость специальных дорогостоящих пресс-форм.

Дроссельная заслонка с ручным управлением (затвор поворотный)

В настоящее время нет достаточного экс­периментального материала ни об одной из двух конструкций затвора. Отсутствие объ­ективных данных об их сроках службы, без­отказности, стоимости эксплуатации, ре­монтопригодности и вместе с тем наличие недостатков у каждой конструкции затруд­няют выбор единого типа затвора, который удовлетворял бы всем требованиям по на­дежности и удобству эксплуатации.

Наиболее простую конструкцию имеют дроссельные заслонки с ручным управле­нием. Она предназначена для условий, при которых управлять заслонкой приходится редко. Поэтому у заслонки отсутствует штат­ная рукоятка управления и фиксация диска в любом положении производится с помощью гаек, стопорящих крышку сальника, которая соединена с валом заслонки. Корпус заслонки не имеет фланцев. Для уплотнения корпуса на его торцевых поверхностях имеются впадина и выступ, по размерам соответствующие стан­дартизованному фланцевому соединению. Заслонку устанавливают между двумя флан­цами, скрепляемыми стяжными болтами.

Материал деталей выбирают в зависи­мости от проводимой среды. Для мор­ской воды корпус и диск заслонки вы­полняют из оловянистой бронзы марки ОЦ 10-2 или ОЦ 8-4, а вал — из бронзы мар­ки Бр. АЖНМц 9-4-4-1. Для пресной воды корпус и диск выполняют из латуни марки ЛК 80-ЗЛ, вал — из латуни марки ЛМц 58-2. В отдельных случаях, исходя из условия экс­плуатации, проточную часть заслонки мож­но изготовить из углеродистой стали.

Конструкция поворотных затворов отли­чается от конструкции дроссельных нали­чием уплотнения по периметру диска.

Источник: Судовая арматура, Л. «Судостроение», Ш стр. (Авторы Кашанский М. С, Степанов 8. В. и др)