Šoupátko - potrubní armatury , ve kterých se blokovací nebo regulační prvek pohybuje kolmo na osu proudění pracovního média [1] . Šoupátka jsou velmi rozšířeným typem ventilů . Jsou široce používány na téměř všech technologických a dopravních potrubích o průměru od 15 do 2000 milimetrů v bytových a komunálních službách , systémech zásobování plynem a vodou , ropovodech , energetických zařízeních a mnoha dalších při provozních tlacích do 25 MPa a teplotách do 565 °C [2] .
Rozšířené použití ventilů je způsobeno řadou výhod těchto zařízení, včetně:
Posledně jmenovaná kvalita činí ventily zvláště cenné pro použití v hlavních potrubích, která se vyznačují konstantním vysokorychlostním pohybem média.
Mezi nevýhody ventilů patří:
Až na vzácné výjimky nejsou šoupátka určena k regulaci průtoku média, používají se především jako uzavírací armatury - uzavírací prvek je za provozu v krajních polohách "otevřeno" nebo "zavřeno".
Šoupátka se obvykle vyrábějí s plným otvorem, to znamená, že průměr průchozího otvoru klapky přibližně odpovídá průměru potrubí, na kterém je instalován. V některých případech se však pro snížení točivého momentu potřebného k ovládání ventilu a pro snížení opotřebení těsnicích ploch používají zúžená šoupátka. Mírné zvýšení hydraulického odporu v tomto případě prakticky neovlivňuje provoz systému, je nežádoucí instalovat takové ventily pouze na hlavní potrubí velkých průměrů [3] .
Nejběžnější způsob ovládání ventilu je ručním kolečkem (ručně, někdy se ručnímu kolečku říká také ruční kolečko) a ventily mohou být vybaveny i elektropohony (u uzavíracích ventilů jsou elektropohony jednodušší než u regulačních ventilů, signalizace polohy blokovacího prvku je také jednodušší, určený pouze pro "otevřeno" a "zavřeno" a nesignalizující mezipolohy), hydraulické pohony a ojediněle pneumatické pohony . Na ručně ovládaných ventilech velkého průměru je zpravidla instalována převodovka , aby se snížily otevírací a uzavírací síly.
Podle povahy pohybu vřetena se rozlišují ventily se zatahovacím nebo nezatahovacím (otočným) vřetenem. V prvním případě, při otevírání a zavírání ventilu, vřeteno vykonává translační nebo rotačně-translační pohyb, ve druhém - pouze rotační . [čtyři]
Hlavní rozdíly mezi ventily jsou v konstrukci uzavíracího tělesa , podle tohoto znaku se ventily liší klínovým , paralelním , šoupátkem a hadicí [3] .
Obecně se konstrukce šoupátka skládá z tělesa a krytu, tvořícího dutinu, ve které je pod tlakem umístěno pracovní médium a uvnitř které je umístěno šoupátko (na nákresu vpravo se jedná o klín). Těleso má dva konce pro připojení ventilu k potrubí (připojovací konce jsou přírubové , spojkové a přivařené ). Zpravidla jsou uvnitř tělesa umístěna dvě sedla, rovnoběžná nebo vzájemně pod úhlem (jako na obrázku), těsnicí plochy ventilu jsou přitlačeny k jejich těsnicím plochám v poloze „zavřeno“. Clona se pohybuje v rovině kolmé k ose průchodu média tělesem pomocí vřetena nebo tyče . Vřeteno s přesuvnou maticí tvoří závitový pár , který při otáčení jednoho z těchto prvků zajišťuje pohyb uzávěru v požadovaném směru. Toto řešení (viz vysvětlující výkres) je nejběžnější a používá se pro ruční nebo elektrické ovládání . Při použití hydraulického nebo pneumatického pohonu vykonává tyč spolu s ventilem pouze translační pohyb . Vřeteno je na jednom konci připojeno k ventilu uvnitř tělesa a na druhém prochází víkem a ucpávkou (která se používá hlavně jako těsnicí zařízení ve ventilech) pro připojení k ovládacímu prvku ventilu (v tomto případě ruční kolo) [3] .
U klínových šoupátek jsou sedla v těle umístěna pod mírným úhlem vůči sobě a šoupátko je zařízení ve formě klínu - tuhého, elastického nebo dvojitého kotouče, které v „zavřené“ poloze těsně přiléhá. do prostoru mezi sedadly (viz vysvětlující nákres, klín je ve spodní poloze, mezi sedla). V závislosti na provozních podmínkách je vybrán jeden nebo jiný typ klínu.
Tvrdý klínPevný klín zajišťuje spolehlivou těsnost uzamykacího prvku, ale to vyžaduje zvýšenou přesnost obrábění, aby se úhel klínu srovnal s úhlem mezi sedly těla. Nevýhodou tuhého klínu je nebezpečí vzpříčení ventilu a nemožnost nebo ztížení otevření ventilu v důsledku kolísání teplot pracovního média, opotřebení nebo koroze těsnících ploch.
Dvojitý diskový klínTakový klín je tvořen dvěma disky umístěnými pod úhlem vůči sobě a pevně spojenými dohromady. V něm mají kotouče schopnost samočinného vyrovnání vzhledem k sedlům těla, takže některé chyby při výrobě sedel karoserie neovlivňují těsnost v „zavřené“ poloze. Dvoukotoučový klínový ventil výrazně snižuje možnost vzpříčení, které je charakteristické pro tuhý klín, a přes určitou složitost konstrukce má řadu dalších výhod - nízké opotřebení těsnicích ploch, vysoká těsnost uzávěru. z těla a k uzavření je potřeba menší síla.
Klínové dvoukotoučové ventily obsažené v lodních armaturách se také nazývají klinkerové ventily .
Elastický klínJedná se o modifikaci dvoukotoučového klínu, jehož kotouče jsou propojeny pružným prvkem schopným ohybu , zajišťujícího těsný kontakt mezi těsnicími plochami v poloze „zavřeno“. U tohoto ventilu je snížena možnost samonastavovacích kotoučů oproti dvoukotoučovému, i když je zachována schopnost kompenzovat některé deformace tělesa od zatížení potrubí a teplotních výkyvů. Výhody elastického klínu jsou v tom, že nevyžaduje pracné nasazování závěrky na tělo (jako u tuhého klínu) a konstrukce je jednodušší než u dvoukotoučového. Pružný klín tak do jisté míry vyhlazuje nedostatky a spojuje výhody dalších dvou typů klínových vrat [3] .
U paralelních ventilů jsou těsnicí plochy ventilových prvků vzájemně rovnoběžné.
Paralelní dvoukotoučová šoupátkaUzávěr takových šoupátek se skládá ze dvou disků, které jsou v „zavřené“ poloze přitlačeny k sedlům pomocí speciální klínové houby a blokují průchod pracovního média tělem.
ŠoupátkaDruh paralelního ventilu, ve kterém je blokovací prvek vyroben ve formě desky. Takové ventily se používají v případech, kdy je povolen jednosměrný směr proudění pracovního média a není vyžadována vysoká těsnost uzavíracího tělesa. Jsou určeny k instalaci jako uzamykací zařízení na potrubí přepravující splaškové vody , kaly , buničinu a další média znečištěná mechanickými nečistotami. Někdy je ventil vyroben nožem , aby se zničily částice v pracovním prostředí, v takovém případě se šoupátka nazývají nožová šoupátka .
Šoupátka, u kterých se uzavírání nebo regulace průtoku pracovního média provádí rotačním pohybem uzavíracího nebo regulačního prvku.
Šoupátka s takovým uzavíracím tělesem se zásadně liší od ostatních konstrukcí [5] . Těleso nemá sedla a ventil nemá žádné těsnicí plochy. Průchod média se provádí pružnou hadicí (trubkou) vloženou do pouzdra a zcela izolující kovové části konstrukce od pracovního média. Pro zablokování průchodu je hadice pod vlivem vřetena (tyče) zcela sevřena, proto se taková zařízení nazývají hadicová zařízení. Šoupátka se jim říkalo, protože ovládací vřeteno ventilu se pohybuje kolmo k ose průchodu média, to znamená, že funguje na principu ventilu.
Hadicová šoupátka jsou určena pro potrubí přepravující viskózní , kal a jiná podobná média, ale i mírně agresivní a agresivní kapaliny. Hadice jsou vyrobeny z různých jakostí pryže , které zajišťují provoz ventilů při tlacích do 1,6 MPa a teplotách do 110 °C [3] .
Velký význam pro provoz a rozsah ventilů má umístění pojezdové jednotky - závitové spojení vřetena-matice. Může být umístěn uvnitř ventilu v pracovním prostředí nebo mimo tělní dutinu.
V tomto provedení jsou závit vřetena a vodicí matice umístěny na vnější straně těla ventilu. Spodní konec vřetena je spojen s uzávěrem a při otáčení přesuvné matice pro otevření ventilu vykonává společně s uzávěrem pouze translační pohyb, zatímco horní konec vřetena se vysune o hodnotu zdvihu uzávěru. Aby bylo možné vřetenem pohybovat, je matice chodu zvednuta nad horní část krytu (tj. nad ucpávkou) přibližně o velikost zdvihu v konstrukci, která se nazývá sestava třmenu .
Výhodou tohoto provedení je absence škodlivých vlivů pracovního prostředí na pojezdovou jednotku a volný přístup k její údržbě, a tedy menší opotřebení ucpávky a vyšší spolehlivost závitového páru a ucpávky.
Nevýhodou takových šoupátek je zvýšení konstrukční výšky a hmotnosti v důsledku výstupu vřetena z krytu alespoň o průměr průchodu a nutnost z tohoto důvodu ponechat volný prostor pro výstup vřetena při montáži .
V tomto případě je olověný závit umístěn uvnitř dutiny ventilu a při otevírání se vřeteno nevysune z krytu a zachovává svou původní polohu ve výšce. Posuvná matice v těchto ventilech je spojena s klínem a když se vřeteno otáčejí, aby se otevřel průchod, zdá se, že je na něj našroubována a táhne s sebou klín.
U šoupátek s nestoupajícím vřetenem je pojezdová jednotka ponořena do pracovního prostředí a proto je v pracovním prostředí vystavena korozi a abrazivním částicím, přístup k ní je uzavřen a není zde možnost údržby za provozu, což vede ke snížení spolehlivosti jednotek pojezdu a ucpávky.
V tomto ohledu mají taková šoupátka omezené použití - pro potrubí přepravující minerální oleje , ropu , vodu , která nejsou zanesená pevnými nečistotami a nemají korozivní vlastnosti. Protože šoupátka s nestoupajícím vřetenem znesnadňují monitorování a údržbu sestavy pojezdu, nedoporučují se pro kritické instalace.
Výhodou tohoto provedení je nižší stavební výška, proto je vhodné je použít pro podzemní inženýrské sítě, studny , ropné vrty atd. [6] .
Těsnící plochy ventilů jsou vyrobeny bez kroužků, s kroužky z mosazi , fluoroplastu , s povrchovou úpravou z korozivzdorné oceli, pryže (u klínových ventilů může zakrýt klín a u hadicových ventilů se používá k výrobě škrticí hadice ).
Šoupátka s tělesem z litiny a hliníkové slitiny jsou vyrobena pomocí odlitku . Stejným způsobem se vyrábějí i ocelové ventily , ale některé z nich, stejně jako ventily ze slitin titanu , jsou vyrobeny svařováním polotovarů získaných lisováním z plechu . Takové ventily se nazývají lisované svařované . Svými vlastnostmi, provozem a pevností nejsou horší než litá šoupátka, ale naopak, části těles a kryty takových šoupátek jsou vyrobeny z odolnějšího a pečlivě kontrolovaného materiálu, jehož kvalita je vyšší než u lití. Technologie svařování a metody zkoušení svarových spojů zároveň zajišťují vysokou kvalitu dílů karoserie, což umožňuje použití takových šoupátek na kritických zařízeních včetně jaderné energetiky . [3] [6]