Знакомство с клапанами с сильфонным уплотнением

Сильфонные уплотнения (ред.) Клапаны

Утечки в различных точках трубопроводов химических заводов создают выбросы. Все такие точки утечки могут быть обнаружены с помощью различных методов и приборов и должны быть отмечены инженером предприятия. К критическим точкам утечки относятся фланцевые прокладки, сальники клапана/насоса и т. д. Сегодня химическая промышленность ориентируется на более безопасные технологии для лучшей защиты окружающей среды, и обязанностью каждого инженера-технолога является проектирование установок, которые ограничивают ущерб окружающей среде за счет предотвращение утечки любых токсичных химикатов.

Утечка из сальника клапана или сальника.обычно является проблемой для инженера по техническому обслуживанию или инженера завода. Эта утечка означает:
а) Потеря материала б) Загрязнение атмосферы в) Опасно для работников предприятия.

Например, возьмем случай утечки пара через сальник клапана. При давлении 150 фунтов на квадратный дюйм зазор всего 0,001 дюйма через сальник будет означать утечку со скоростью 25 фунтов в час. Это соответствует потере 1,2 доллара США за восьмичасовую смену или 1100 долларов США в год. Аналогичным образом, крошечная капля диаметром 0,4 мм в секунду приводит к потере около 200 литров дорогостоящего масла или растворителя в год. Эту утечку можно значительно уменьшить, используя клапан с сильфонным уплотнением. В этой статье мы рассмотрим конструкцию и работу сильфонного уплотнения.

Конструкция сильфона

Картридж сильфона приварен как к крышке клапана, так и к штоку клапана. Картридж сильфона имеет ряд витков, и эти витки сжимаются или расширяются в зависимости от движения штока клапана. (С научной точки зрения сильфон сжимается, когда клапан находится в открытом положении, и расширяется, когда клапан находится в закрытом состоянии). Важно правильно установить корпуса клапанов. Сильфон можно герметизировать к клапанам двумя различными способами. Во-первых, сильфон можно приварить к штоку клапана сверху и к корпусу клапана снизу. В этом случае технологическая жидкость содержится внутри сильфона, а во втором методе сильфон приваривается к штоку клапана внизу и к корпусу сверху. В этом случае технологическая жидкость находится в кольцевой зоне между крышкой клапана и сильфоном (снаружи).

Сильфон является важнейшим компонентом и составляет сердцевину клапанов с сильфонным уплотнением. Чтобы избежать перекручивания сильфона, шток клапана должен иметь только линейное перемещение. Этого можно добиться, используя так называемую накидную гайку на бугельной части крышки клапана. На втулку-гайку установлен маховик, который эффективно преобразует вращательное движение маховика в линейное движение штока клапана.

Типы сильфонов

Существует два основных типа сильфонов: кованый сильфон и сварной сильфон. Сильфоны фасонного типа изготавливаются путем прокатки плоского листа (тонкостенной фольги) в трубку, которую затем сваривают продольной сваркой плавлением. Эту трубку впоследствии механически или гидростатически формуют в сильфон с закругленными и широко расположенными складками. Сварной листовой сильфон изготавливается путем сварки пластин из тонкого металла в форме шайб вместе как по внутренней, так и по внешней окружности шайб – пластин. Сварной листовой сильфон имеет больше складок на единицу длины по сравнению с кованым сильфоном. Таким образом, при одинаковой длине хода кованые сильфоны в два-три раза длиннее, чем их сварные листовые аналоги.

Сообщается, что механически кованые сильфоны выходят из строя в случайных местах, тогда как сварной лист обычно выходит из строя в месте сварного шва или рядом с ним. Для обеспечения полного проплавления концов сильфона и концевой муфты рекомендуется производить микроплазменную сварку.

Сильфон дизайн

Многослойная конструкция сильфона предпочтительна для работы с жидкостями под высоким давлением (обычно два или три слоя металлической стенки). Двухслойный сильфон может увеличить номинальное давление на 80–100% по сравнению с однослойным сильфоном той же толщины. Альтернативно, если используется однослойный сильфон, толщина которого соответствует номинальному давлению двухслойного сильфона, длина хода уменьшается. Таким образом, конструкция многослойного сильфона имеет явное преимущество перед однослойным сильфоном. Понятно, что сильфон подвержен усталости металла, и эта усталость может привести к разрушению сварного шва. На усталостную долговечность сильфона влияют материал конструкции, технология изготовления, длина и частота хода, а также обычные параметры, такие как температура и давление жидкости.

Материалы сильфона

Самым популярным материалом сильфона из нержавеющей стали является AISI 316Ti, который содержит титан, способный выдерживать высокие температуры. Альтернативно, Inconel 600 или Inconel 625 улучшают усталостную прочность и коррозионную стойкость по сравнению с сильфонами из нержавеющей стали. Точно так же Hastalloy C-276 обеспечивает более высокую коррозионную стойкость и усталостную прочность, чем Inconel 625. Усталостную устойчивость можно улучшить, используя систему с несколькими сильфонами и уменьшая длину хода; это может значительно увеличить срок службы сильфона.

Варианты клапанов

Наиболее распространенными типами клапанов, которые оснащаются сильфонными уплотнениями, являются шиберные и шаровые конструкции (см. рисунок 1). Они очень подходят для использования с сильфонами благодаря своей внутренней конструкции и осевому перемещению штока клапана.
Судя по имеющейся информации, размеры существующих клапанов с сильфонным уплотнением варьируются от 3 до 650 мм. Доступны номинальные давления от ANSI 150# до 2500#. Варианты материалов для клапанов включают углеродистую сталь, нержавеющую сталь и экзотические сплавы.

Приложения

Теплоноситель: горячее масло обычно используется в таких отраслях, как производство синтетических волокон / POY (частично ориентированная пряжа). Однако всегда существует риск возгорания из-за пролития горячего масла на легковоспламеняющиеся химикаты. Здесь клапаны с сильфонным уплотнением могут остановить утечку.

Вакуум/сверхвысокий вакуум: в некоторых случаях требуется вакуумный насос для постоянного откачивания воздуха из трубопровода. Любые обычные клапаны, установленные на трубопроводе, могут пропускать внешний воздух в трубопровод через сальник клапана. Следовательно, клапан с сильфонным уплотнением является единственным решением для предотвращения прохождения воздуха через сальниковую коробку.
Очень опасные жидкости: для таких сред, как хлор (см. рисунок 2), водород, аммиак и фосген, клапан с сильфонным уплотнением является идеальной конструкцией, поскольку утечка через сальник полностью исключена.
Атомная станция, установка по производству тяжелой воды: в тех случаях, когда необходимо постоянно предотвращать утечку радиации, клапан с сильфонным уплотнением является лучшим выбором.
Дорогие жидкости: в некоторых случаях утечек необходимо избегать просто из-за высокой стоимости жидкости. В этом случае экономическая оценка часто благоприятствует использованию клапанов с сильфонным уплотнением.
Экологические стандарты: во всем мире стандарты в отношении выбросов и окружающей среды становятся все более строгими с каждым днем. Поэтому компаниям может быть сложно расширяться в пределах существующих помещений. Благодаря использованию клапанов с сильфонным уплотнением расширение без дополнительных экологических требований.
возможно повреждение.