Cum funcționează o supapă cu tijă care nu se ridică?

Supapele cu gură sunt unul dintre cele mai frecvent utilizate dispozitive pentru controlul pornirii{0}}opririi mediilor de conductă în domeniul ingineriei supapelor. Când mișcarea verticală a tijei supapei este restricționată de spațiul de instalare sau conductele subterane, inginerii selectează de obicei arobinet cu tijă care nu se ridică. Acest design menține tija supapei fixată axial în timpul rotației și conduce discul de poartă în sus și în jos prin transmisie filetată, fără ca tija supapei să se extindă în exterior. Pe baza standardului ASME B16.34 și a literaturii tehnice de laLumea valvelorjurnal, această lucrare elaborează în detaliu principiul său de funcționare, parametrii cheie și compararea selecției tipului.

 

1. Principiul de bază de lucru: rotația înlocuiește ridicarea

Diferit de convenționalridicându-se şisupapă cu gură care nu se ridică, structura tijei care nu se ridică fixează piulița tijei în interiorul capotei. În timpul funcționării, roata de mână sau actuatorul antrenează tija supapei să se rotească. Filetul extern al tijei supapei se îmbină cu filetul interior al discului de poartă, antrenând discul de poartă pentru a efectua o mișcare liniară de-a lungul axei tijei supapei. Datorită dispozitivului de limitare axială de la capătul inferior al tijei supapei, tija supapei în sine nu se va deplasa în sus; transformă doar cuplul în forță de ridicare a discului de poartă prin rotație.

 

Ia orobinet din fontă cu tijă care nu se ridicăcu clasa de presiune DN150 și PN16 ca exemplu: tija supapei adoptă filet trapezoidal (Tr28×5) cu un plumb de 5mm. O rotire completă a roții de mână ridică discul porții cu 5 mm. Cursa de deschidere completă necesită o ridicare de 50 mm din poziția închisă, astfel încât roata de mână are nevoie de 10 rotații complete. Înălțimea totală a supapei este de numai 385 mm, în timp ce supapa cu tijă în ridicare cu aceeași specificație depășește 550 mm în înălțime - acesta este avantajul de bază al designului care nu se ridică în puțuri subterane sau în medii joase din camera mașinilor.

 

2. Componentele cheie și parametrii materialelor

Fiabilitatea arobinet cu tijă care nu se ridicădepinde de trei componente montate precis:

• Tulpina: Fabricat în general din oțel inoxidabil 2Cr13 (duritate HRC28~32) sau oțel de întărire prin precipitare 17-4PH (rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 1000MPa). Suprafața filetului va fi tratată cu placare cu nichel-fosfor sau nitrurare cu o grosime de 0,05 ~ 0,10 mm pentru a rezista la uzura cauzată de rotația repetată.
• Poartă: Poartă elastică cu pană sau poartă dublă paralelă. Toleranța unghiului panei este controlată cu ± 0,2 grade pentru a se asigura că forța de apăsare de potrivire cu suprafața de etanșare a scaunului supapei atinge o valoare mai mare sau egală cu 4,0 MPa (clasa PN25).
• Nucă tulpină: Fabricat din bronz aluminiu (C95400) sau alamă turnată cu duritate HB Mai mare sau egală cu 150. Distanța de montare dintre filetul său interior și filetul tijei supapei este de 0,10~0,25 mm pentru a preveni blocajele cauzate de pătrunderea prafului.

 

3. Variante speciale ale designului tulpinii care nu se ridică

3.1 Supapă de tip cuțit care nu se ridică

Se aplică pe suspensii care conțin particule-cum ar fi celuloza și sterilul. Marginea inferioară a discului poartă adoptă un design de tăiere cu unghi acut (unghiul panei 30 grade ~ 45 grade), care poate tăia fibrele sau particulele solide atunci când este închis. Nu există nicio canelură în canalul de curgere al corpului supapei pentru a evita depunerea medie. De exemplu, grosimea discului de poartă a supapei cuțite DN200 este de numai 8 mm, dar forța sa de forfecare trebuie să atingă 15 kN pentru a tăia fibra de pulpă cu o concentrație de 8%.

3.2 Supapă NRS cu tijă care nu se ridică

NRS este abrevierea „Non-Rising Stem”, care este utilizată pe scară largă în rețelele de conducte de protecție împotriva incendiilor și de alimentare cu apă. Un indicator mecanic de poziție este echipat pe partea superioară a tijei supapei - o camă care se rotește sincron cu tija. Când supapa este complet închisă, camera apasă micro-comutatorul și emite un semnal electric către camera de control. În conformitate cu standardul de incendiu UL 262, atunci cândrobinet cu tijă fără ridicare nrseste în poziția complet deschisă, rotația inversă a roții de mână nu trebuie să fie mai mică de 1/4 de cerc ca o confirmare de ne-blocare.

 

4. Comparație: Supapă cu gură în creștere și fără creștere

Dimensiunea de comparație	Supapă cu poartă cu tijă în creștere	Supapă cu tijă fără ridicare
Mișcarea tulpinii	Rotație + mișcare axială	Numai rotație
Autorizație de instalare	Înălțimea rezervată necesară pentru extensia tijei	Spațiul liber trebuie să se potrivească doar cu diametrul roții de mână
Indicație de deschidere și închidere	Lungimea prelungirii tijei vizibilă cu ochiul liber	Indicator extern sau contor de rotație necesar
Media aplicabile	Apă curată, ulei, abur	Nisip-care poartă apă, noroi, fluid coroziv (firul tulpinii nu intră în contact cu mediul)
Focus de întreținere	Etanșarea glandei de ambalare	Ungerea filetului tijei

Aplicație tipică: Pentru supapele de întreținere în conductele subterane de alimentare cu apă cu o adâncime a camerei de numai 1,2 metri. Dacă asupapă cu poartă în creștere vsEste instalat tipul de tijă în sus, tija de DN300 se va extinde cu 420 mm în plus la deschidere completă, făcând imposibilă operarea personalului de întreținere fără a deteriora capacul căii de vizitare. În schimb, tipul de tijă fără ridicare are o înălțime totală de numai 580 mm, lăsând suficient spațiu de operare.

 

5. Probleme și soluții comune

Problema obișnuită 1: Cum să judecați poziția reală deschisă-închisă a supapei cu tijă care nu se ridică

Deoarece tija nu este expusă, operatorii nu pot aprecia în mod direct dacă supapa este complet deschisă, parțial deschisă sau complet închisă. Încrederea-pe termen lung pe înregistrarea cercurilor de rotație a roții de mână poate duce la închiderea incompletă sau la deteriorarea-cuplului excesiv din cauza uitării sau funcționării greșite.

 

Soluții:

• Turn Counter: Instalat între roată de mână și capotă. Setul de angrenaj intern transformă cercurile de rotație ale tijei supapei într-un unghi indicator. De exemplu, în unele produse de marcă, 50 de rotații corespund unui cerc complet al indicatorului, iar indicatorul deviază cu 72 de grade pentru o cursă completă de 10 rotații cu o precizie de până la ± 0,5 cercuri.
• Întrerupător de limită montat-sus: Canelurile axiale sunt prelucrate pe partea superioară a tijei supapei. Când discul poarta ajunge în poziția complet închis sau complet deschis, marginea canelurii împinge comutatorul de proximitate resetat cu arc (distanță de detectare mai mică sau egală cu 2 mm) și emite semnale de contact uscat către DCS sau lumini indicatoare locale.
• Detectarea poziției supapei cu ultrasunete: Instalați sonde cu ultrasunete pe peretele exterior al corpului supapei. Folosind diferența de impedanță acustică dintre discul de poartă și corpul supapei (diferența de viteză a sunetului dintre aer și metal este de aproximativ 4 ori), intervalul de eco poate fi realizat fără a demonta supapa, care este potrivită pentru proiectele de renovare.

 

Problema obișnuită 2: De ce supapa cu tijă care nu se ridică este predispusă să se blocheze în serviciul cu abur la temperatură înaltă-

O fabrică chimică a raportat că un DN80 PN40robinet cu tijă care nu se ridicăinstalat pe o conductă de abur saturat de 200 de grade nu a reușit să rotească roata de mână după 3 luni de funcționare. Inspecția dezintegrarii a constatat un amestec de rugină neagră și pulbere de grafit depus între filetul tijei și filetul poartă, cu uzură a profilului filetului de 30%.

 

Analiza cauzei:

Temperatura ridicată determină o diferență de dilatare termică între tijă și discul de poartă (coeficient de dilatare liniară de 2Cr13: 10,5×10⁻⁶/grad; coeficient de dilatare liniară al porții din fontă: 11,5×10⁻⁶/grad), reducând jocul lateral al filetului de la 0.0102 mm la ruperea peliculei de lubrifiere. sub extrudare.

Oxigenul dizolvat în abur accelerează oxidarea suprafeței filetului la temperatură ridicată, generând Fe₃O₄ (magnetită) granulară liberă care intră în golul firului și provoacă uzură abrazivă.

 

Soluții:

• Adopți lubrifiant rezistent la temperatură înaltă: acoperiți suprafața filetului trapezoidal cu lubrifiant film uscat MoS₂, aplicabil la -200 grade ~ 400 grade, reducând coeficientul de frecare de la 0,15 la 0,06. Reaplicați după fiecare 200 de ore de funcționare sau 200 de cicluri de deschidere-închidere.
• Creșteți spațiul de fixare a filetului: îmbunătățiți potrivirea filetului clasa 2G recomandată de standardul ASME B1.5 la clasa 3G (distanța liberă a crescut cu 0,05 ~ 0,10 mm). Între timp, înlocuiți firul trapezoidal cu firul de contrafort (unghi de presiune de 30 de grade), care prezintă o rezistență mai mare a rădăcinii și o acumulare mai mică de oxid.
• Upgrade de etanșare metal-la-metal: înlocuiți scaunul moale (PTFE, rezistență la temperatură mai mică sau egală cu 230 de grade) cu scaunul supapei Stellite 6 cu suprafață dură, cu duritatea suprafeței de etanșare HRC 40~45, capabil să reziste la temperaturi ridicate de până la 425 de grade fără înmuiere. Trebuie remarcat faptul că rata de scurgere a etanșării dure (Clasa A conform ISO 5208, 0,1 mm³/s·mm) este puțin mai mare decât cea a etanșării moale (Clasa A, 0,01 mm³/s·mm), deci trebuie permisă o ușoară scurgere internă în condiții de temperatură ridicată.

 

6. Parametrii de întreținere și inspecție

În conformitate cu ghidul de operare și întreținere din 2023 alUtilizator supapămagazin, se recomandă următoarele cicluri de întreținererobinet cu cuțit care nu se ridicăși supape convenționale cu tijă fără ridicare:

1. Ungerea tijei: Injectați unsoare de presiune extremă pe bază de litiu-(NLGI gradul 2, conținut de aditiv de presiune extremă de sulf și fosfor Mai mare sau egal cu 0,5%) prin orificiul de injectare a grăsimii de pe capotă la fiecare 6 luni sau după 500 de operațiuni. Presiunea de injectare a grăsimii nu trebuie să depășească 0,3 MPa până când grăsimea veche extruda din presatupă.
2. Măsurarea uzurii filetului: Dezasamblați și inspectați o dată pe an pentru a măsura diametrul pasului filetului tijei. Înlocuiți tija dacă pierderea de uzură depășește 5% din dimensiunea originală (de exemplu, diametrul original al pasului Tr32×6 este de 29,0 mm, înlocuiți dacă este uzat sub 27,55 mm).
3. Monitorizarea cuplului roții de mână: Cuplul normal de operare nu trebuie să depășească valorile limită din Tabelul 1 (consultați API 600). Dacă cuplul de închidere crește brusc cu mai mult de 30%, acesta poate fi cauzat de depunerea de calcar pe șina de ghidare a porții sau de îndoirea tijei; opriți imediat funcționarea pentru inspecție.

Diametrul nominal al supapei (DN)	Cuplul maxim al roții de mână (N·m)	Forța de acțiune corespunzătoare la 0,4 m braț de moment (N)
50~80	150	375
100~150	300	750
200~300	500	1250

 

Concluzie

Dinsupapă cu gură care nu se ridicălarobinet cu tijă fără ridicare nrs, esența designului său este de a realiza ridicarea discului de poartă prin rotația perechii de filete într-un spațiu limitat. Selectarea tipului va combina conținutul solid la temperatură medie și spațiul de instalare, cu lubrifierea obișnuită a filetului și detectarea uzurii implementate - aceasta este practica inginerească fundamentală pentru a asigura funcționarea fără defecțiuni-pentru mai mult de zece ani.