Вступ до клапанів із сильфонним ущільненням

Клапани з сильфонним ущільненням

Витоки в різних точках трубопроводів на хімічних підприємствах створюють викиди. Усі такі точки витоку можна виявити за допомогою різних методів і інструментів, і інженер заводу повинен зазначити їх. Критичні точки витоку включають фланцеві прокладкові з’єднання та сальникове ущільнення клапана/насосу тощо. Сьогодні хімічна промисловість орієнтується на більш безпечні технології для кращого захисту навколишнього середовища, і кожен інженер-технолог став відповідальністю проектувати установки, які обмежують шкоду навколишньому середовищу через запобігання витоку будь-яких токсичних хімікатів.

Витік із сальника клапана або сальниказазвичай викликає занепокоєння технічне обслуговування або інженер заводу. Цей витік означає:
a) Втрата матеріалу b) Забруднення атмосфери c) Небезпечно для працівників підприємства.

Наприклад, візьмемо випадок витоку пари через сальник клапана. При тиску 150 PSI просвіт лише 0,001 дюйма через сальник означатиме витік зі швидкістю 25 фунтів/год. Це дорівнює втратам 1,2 доларів США за восьмигодинну зміну, або 1100 доларів США на рік. Подібним чином, крихітна крапля діаметром 0,4 мм на секунду призводить до втрати близько 200 літрів дорогого масла або розчинника на рік. Цей витік можна значно зменшити за допомогою клапана з сильфонним ущільненням. Зараз у цій статті буде розглянуто конструкцію та роботу сильфонного ущільнення.

Сільфонна конструкція

Картридж сильфона приварений як до кришки клапана, так і до штока клапана. Картридж із сильфоном має кілька звивин, і ці звиви стискаються або розширюються залежно від руху штока клапана. (З наукової точки зору сильфон стискається, коли клапан знаходиться у відкритому положенні, і розширюється, коли клапан знаходиться в закритому стані). Важливо правильно встановити корпуси клапанів. Сильфон можна ущільнити до клапанів двома різними способами. По-перше, сильфон можна приварити до штока клапана вгорі та корпусу клапана знизу. У цьому випадку технологічна рідина міститься всередині сильфона або в другому способі сильфон приварюється до штока клапана знизу, а корпус зверху. У цьому випадку технологічна рідина міститься в кільцевій області між кришкою клапана та сильфоном (зовні).

Сильфон є критично важливим компонентом і утворює серцевину клапанів із сильфонним ущільненням. Щоб уникнути перекручування сильфона, клапан повинен мати шток лише з лінійним рухом. Цього можна досягти за допомогою так званої втулкової гайки в частині хомута кришки клапана. Маховик встановлюється на втулкову гайку, яка ефективно перетворює обертовий рух маховика на лінійний рух у штоку клапана.

Сильфонні види

Існує два основних типи сильфона: кований сильфон і зварений сильфон. Формовані сильфони виготовляються шляхом згортання плоского листа (фольги з тонкими стінками) у трубу, яку потім поздовжньо зварюють плавленням. Згодом цю трубку механічно або гідростатично формують у сильфон із округлими та широко розташованими складками. Зварний сильфон листового типу виготовляється шляхом зварювання тонких металевих пластин у вигляді шайб разом на внутрішній і зовнішній окружності пластин у вигляді шайб. Зварний листовий сильфон має більше складок на одиницю довжини порівняно з кованим сильфоном. Таким чином, при однаковій довжині ходу ковані сильфони вдвічі-втричі довші, ніж їхні зварні листові аналоги.

Повідомляється, що механічно ковані сильфони виходять з ладу в випадкових місцях, тоді як зварена стулка зазвичай виходить з ладу біля зварного шва або поблизу нього. Щоб забезпечити повне проварювання сильфонних кінців і зварювання торцевих комірів, доцільно виготовляти за допомогою мікроплазмового зварювання.

Нижній дизайн

Багатошарова конструкція сильфона є кращою для роботи з рідинами під високим тиском (зазвичай два або три шари металевої стінки). Двошаровий сильфон може збільшити свій тиск на 80% до 100% порівняно з одношаровим сильфоном такої ж товщини. Як альтернатива, якщо використовується одношаровий сильфон товщиною, еквівалентною тиску двошарового сильфона, довжина ходу зменшується. Таким чином, конструкція багатошарового сильфона забезпечує явну перевагу перед одношаровим сильфоном. Зрозуміло, що сильфон схильний до втоми металу, і ця втома може спричинити руйнування зварного шва. На втомну довговічність сильфона впливають матеріал конструкції, техніка виготовлення, довжина ходу та частота ходу, на додаток до звичайних параметрів, таких як температура та тиск рідини.

Сильфонні матеріали

Найпопулярнішим матеріалом сильфона з нержавіючої сталі є AISI 316Ti, який містить титан, щоб витримувати високі температури. Крім того, Inconel 600 або Inconel 625 покращують втомну міцність і стійкість до корозії порівняно з сильфонами з нержавіючої сталі. Подібним чином Hastalloy C-276 забезпечує більшу стійкість до корозії та міцність на втому, ніж Inconel 625. Стійкість до втоми можна покращити, використовуючи систему з кількома сильфонами та зменшивши довжину ходу; це може значно збільшити термін служби сильфона.

Варіанти клапанів

Найпоширенішими типами клапанів, які мають сильфонні ущільнення, є шиберні та прохідні конструкції (див. рис. 1). Вони дуже підходять для використання з сильфонами завдяки своїй внутрішній конструкції та осьовому переміщенню штока клапана.
Виходячи з наявної інформації, здається, що поточні клапани з сильфонним ущільненням мають розмір від 3 мм NB до 650 мм NB. Номінальні значення тиску доступні в діапазоні від ANSI 150# до 2500#. Варіанти матеріалів для клапанів включають вуглецеву сталь, нержавіючу сталь і екзотичні сплави.

Додатки

Носій для передачі тепла: гаряче масло зазвичай використовується в таких галузях, як синтетичні волокна / POY (частково орієнтована пряжа). Однак завжди існує ризик пожежі через розлив гарячого масла на легкозаймисті хімікати. Тут клапани з сильфонним ущільненням можуть зупинити витік.

Вакуум / надвисокий вакуум: для деяких застосувань потрібен вакуумний насос для постійного відкачування повітря з трубопроводу. Будь-які звичайні клапани, встановлені на трубопроводі, можуть пропускати зовнішнє повітря в трубопровід через сальник клапана. Тому клапан із сильфонним ущільненням є єдиним рішенням для запобігання проходженню повітря через сальник.
Дуже небезпечні рідини: для таких середовищ, як хлор (див. рис. 2), водень, аміак і фосген, клапан із сильфонним ущільненням є ідеальною конструкцією, оскільки витік через сальник повністю виключається.
Атомна станція, установка важкої води: у випадках, коли потрібно постійно запобігати витоку радіації, клапан із сильфонним ущільненням є найкращим вибором.
Дорогі рідини: у деяких випадках потрібно уникати витоків просто через високу вартість рідини. Тут економічна оцінка часто надає перевагу використанню клапанів із сильфонним ущільненням.
Екологічні стандарти: у всьому світі стандарти щодо викидів і навколишнього середовища з кожним днем ​​стають все суворішими. Тому компаніям може бути складно розширюватися в межах існуючих приміщень. З використанням клапанів із сильфонним ущільненням, розширення без додаткового навколишнього середовища
можливе пошкодження.