Kuinka nouseva varsioviventtiili toimii?

Luistiventtiilit ovat yksi yleisimmin käytetyistä laitteista, joilla ohjataan putkistossa olevien väliaineiden on{0}}poiskytkentää venttiilitekniikan alalla. Kun asennustila tai maanalaiset putkistot rajoittavat venttiilin varren pystysuuntaista liikettä, insinöörit valitsevat yleensäei nouseva varsi luistiventtiili. Tämä rakenne pitää venttiilin varren aksiaalisesti kiinteänä pyörimisen aikana ja ajaa porttilevyä ylös ja alas kierteen voimansiirron kautta ilman, että venttiilin kara ulottuu ulospäin. Perustuu ASME B16.34 -standardiin ja teknisiin kirjallisuuksiin alkaenValve World-lehdessä, tässä artikkelissa käsitellään yksityiskohtaisesti sen toimintaperiaatetta, keskeisiä parametreja ja tyyppivalinnan vertailua.

 

1. Toimintaperiaate: Kierto korvaa noston

Erilainen kuin perinteisetnousee janousematon sulkuventtiili, nousematon varsirakenne kiinnittää varren mutterin konepellin sisään. Käytön aikana käsipyörä tai toimilaite käyttää venttiilin karaa pyörimään. Venttiilin varren ulkokierre osuu portin levyn sisäkierteeseen ja ohjaa porttilevyä suorittamaan lineaarista liikettä venttiilin varren akselia pitkin. Venttiilivarren alapäässä olevan aksiaalisen rajoittimen ansiosta venttiilivarsi ei itse liiku ylöspäin; se muuntaa vääntömomentin vain porttikiekon nostovoimaksi pyörimisen kautta.

 

Ota avalurautainen luistiventtiili, ei nouseva varsiDN150- ja PN16-paineluokilla esimerkkinä: venttiilin varressa on puolisuunnikkaan muotoinen kierre (Tr28×5) 5 mm:n johdolla. Yksi käsipyörän täysi kierros nostaa porttikiekkoa 5 mm. Täysi avausisku vaatii 50 mm noston suljetusta asennosta, joten käsipyörä tarvitsee 10 täyttä kierrosta. Venttiilin kokonaiskorkeus on vain 385 mm, kun taas saman spesifikaation nousevan varren luistiventtiili on yli 550 mm korkea - tämä on nousemattoman rakenteen ydinetu maanalaisissa kaivoissa tai matalissa konehuoneissa.

 

2. Tärkeimmät komponentit ja materiaaliparametrit

Luotettavuus aei nouseva varsi luistiventtiiliriippuu kolmesta tarkasti sovitetusta komponentista:

• Varsi: Yleensä valmistettu 2Cr13 ruostumattomasta teräksestä (kovuus HRC28~32) tai 17-4PH sadekarkaistusta teräksestä (vetolujuus suurempi tai yhtä suuri kuin 1000 MPa). Kierteen pinta on käsiteltävä 0,05-0,10 mm:n paksuisella nikkeli-fosforipinnoituksella tai nitridoinnilla toistuvan pyörimisen aiheuttaman kulumisen estämiseksi.
• Portti: Elastinen kiilaportti tai rinnakkainen kaksoisportti. Kiilakulman toleranssia säädetään ±0,2 asteen sisällä, jotta varmistetaan, että venttiilin istukan tiivistepinnan sovitusvoima saavuttaa 4,0 MPa tai yhtä suuren (PN25-luokka).
• Varren pähkinä: Valmistettu alumiinipronssista (C95400) tai valetusta messingistä, jonka kovuus on HB suurempi tai yhtä suuri kuin 150. Sen sisäkierteen ja venttiilivarren kierteen välinen sovitusvälys on 0,10–0,25 mm, jotta estetään pölyn tunkeutumisen aiheuttamat tukkeumat.

 

3. Non-Rising Stem Designin erikoisversiot

3.1 Nousematon veitsiluukkuventtiili

Sitä käytetään hiukkas{0}}pitoiseen lietteeseen, kuten massaan ja rikastusjätteeseen. Porttilevyn alareunassa on teräväkulmainen leikkaus (kiilakulma 30 astetta ~ 45 astetta), joka voi leikata kuituja tai kiinteitä hiukkasia suljettuna. Venttiilin rungon virtauskanavassa ei ole uraa väliaineen kertymisen välttämiseksi. Esimerkiksi DN200-veitsiventtiilin hilalevyn paksuus on vain 8 mm, mutta sen leikkausvoiman tulee saavuttaa 15 kN massakuidun katkaisemiseksi 8 %:n pitoisuudella.

3.2 Nousematon varsi NRS-luukkuventtiili

NRS on lyhenne sanoista "Non{0}}Rising Stem", jota käytetään laajalti palontorjunta- ja vesijohtoverkostoissa. Venttiilin varren yläosassa on mekaaninen asennonosoitin - nokka, joka pyörii synkronisesti varren kanssa. Kun venttiili on täysin kiinni, nokka painaa mikrokytkintä ja lähettää sähköisen signaalin valvomoon. UL 262 palostandardin mukaisesti, kunei nouseva varsi nrs luistiventtiilion täysin auki, käsipyörän taaksepäin kierto ei saa olla pienempi kuin 1/4 ympyrää lukkiutumattomana vahvistuksena.

 

4. Vertailu: nouseva vs ei-nouseva porttiventtiili

Vertailumitta	Nouseva varsi porttiventtiili	Ei nouseva varsi porttiventtiili
Varren liike	Pyöriminen + aksiaalinen liike	Vain kierto
Asennusväli	Varren pidennykseen vaaditaan varattu korkeus	Välyksen on vastattava vain käsipyörän halkaisijaa
Avaamisen ja sulkemisen ilmaisin	Näkyvä varren jatkeen pituus paljaalla silmällä	Tarvitaan ulkoinen ilmaisin tai käännöslaskuri
Sovellettava media	Puhdas vesi, öljy, höyry	Hiekka-laakerivettä, mutaa, syövyttävää nestettä (varren kierre ei kosketa materiaalia)
Huolto keskittyy	Tiivistysholkin tiivistys	Varren kierteiden voitelu

Tyypillinen käyttökohde: Huoltoventtiileihin maanalaisissa vesijohtoputkissa, joiden kammio syvyys on vain 1,2 metriä. Jos anouseva vs ei-nouseva sulkuventtiiliNouseva karatyyppi on asennettu, DN300:n varsi ulottuu 420 mm ylimääräistä avautuessaan, mikä tekee huoltohenkilöstön mahdottomaksi toimia vahingoittamatta kaivon kantta. Sitä vastoin ei-nousevan varsityypin kokonaiskorkeus on vain 580 mm, joten toimintatilaa on riittävästi.

 

5. Yleiset ongelmat ja ratkaisut

Yleinen ongelma 1: Nousemattoman karan venttiilin todellisen auki--sulkuasennon arvioiminen

Koska kara ei ole esillä, käyttäjät eivät voi suoraan arvioida, onko venttiili täysin auki, osittain auki vai täysin kiinni. Pitkäaikainen-luottautuminen käsipyörän pyörimiskierrosten tallentamiseen voi johtaa epätäydelliseen sulkeutumiseen tai yli-vääntömomentin vaurioitumiseen unohtamisen tai väärinkäytön vuoksi.

 

Ratkaisut:

• Käännä laskuri: Asennettu käsipyörän ja konepellin väliin. Sisäinen vaihdesarja muuttaa venttiilin varren pyörimisympyrät osoitinkulmaksi. Esimerkiksi joissakin merkkituotteissa 50 kierrosta vastaa yhtä täyttä osoittimen ympyrää, ja osoitin taipuu 72 astetta 10 kierroksen täydellä iskulla, tarkkuudella ±0,5 ympyrää.
• Ylös-asennettu rajakytkin: Aksiaaliset urat on koneistettu venttiilin varren yläosaan. Kun porttilevy saavuttaa täysin suljetun tai täysin auki -asennon, uran reuna painaa jousen palautusläheisyyskytkintä (tunnistusetäisyys pienempi tai yhtä suuri kuin 2 mm) ja lähettää kuivakosketinsignaalit DCS:lle tai paikallisille merkkivaloille.
• Ultraääniventtiilin asennon tunnistus: Asenna ultraäänianturit venttiilirungon ulkoseinään. Hyödyntämällä porttilevyn ja venttiilirungon välistä akustista impedanssieroa (äänen nopeusero ilman ja metallin välillä on noin 4-kertainen), kaikuetäisyys voidaan toteuttaa ilman venttiilin purkamista, mikä sopii saneerausprojekteihin.

 

Yleinen ongelma 2: Miksi ei-nouseva varsi porttiventtiili on taipuvainen takertumaan korkean lämpötilan{1}}höyrypalvelussa

Kemiantehdas ilmoitti, että DN80 PN40ei nouseva varsi luistiventtiiliasennettu 200 asteen kyllästettyyn höyryputkeen ei pystynyt pyörittämään käsipyörää 3 kuukauden käytön jälkeen. Hajoamistarkastuksessa havaittiin varren kierteen ja portin kierteen väliin jääneen mustan ruosteen ja grafiittijauheen seos, jossa kierreprofiilin kuluminen oli 30 %.

 

Syyanalyysi:

Korkea lämpötila aiheuttaa lämpölaajenemiseron karan ja portin kiekon välillä (lineaarinen laajenemiskerroin 2Cr13: 10,5×10⁻⁶/ aste; valurautaportin lineaarinen laajenemiskerroin: 11,5×10⁻⁶/ aste ), pienentää kierteen sivun välystä 0,12 mm:stä 0,12 mm:iin. voitelukalvo suulakepuristuksen alla.

Höyryyn liuennut happi nopeuttaa kierteen pinnan hapettumista korkeassa lämpötilassa, jolloin syntyy löysää rakeista Fe₃O4 (magnetiittia), joka pääsee kierrerakoon ja aiheuttaa hankaavaa kulumista.

 

Ratkaisut:

• Käytä korkeita lämpötiloja kestävää{0}}voiteluainetta: Päällystä puolisuunnikkaan muotoisen kierteen pinta MoS₂-kuivakalvovoiteluaineella, jota voidaan käyttää lämpötilassa –200 ~ 400 astetta, mikä vähentää kitkakerrointa 0,15:stä 0,06:een. Käytä uudelleen joka 200 käyttötunnin tai 200 auki-sulkemisjakson jälkeen.
• Lisää kierreliitosvälystä: Päivitä ASME B1.5 -standardin suosittelema 2G-luokan kierresovitus 3G-luokkaan (välys kasvanut 0,05–0,10 mm). Vaihda sillä välin puolisuunnikkaan muotoinen kierre tukikierteellä (30 asteen painekulma), jolla on suurempi juurilujuus ja vähemmän oksideja.
• Metalli---metallitiivisteen päivitys: vaihda pehmeä istukka (PTFE, lämpötilankesto enintään 230 astetta) kovapintaisella Stellite 6 -venttiilitiivisteellä, jonka tiivistepinnan kovuus on HRC 40–45 ja joka kestää korkeita lämpötiloja jopa 425 astetta pehmenemättä. On huomattava, että kovan tiivisteen (luokka A ISO 5208:n mukaan, 0,1 mm³/s·mm) vuotonopeus on hieman suurempi kuin pehmeän tiivisteen (luokka A, 0,01 mm³/s·mm), joten vähäinen sisäinen vuoto on sallittava korkeissa lämpötiloissa.

 

6. Huolto- ja tarkastusparametrit

Vuoden 2023 käyttö- ja huolto-ohjeen mukaisestiVenttiilin käyttäjä-lehti, suositellaan seuraavia huoltojaksojanousematon veitsen sulkuventtiilija tavanomaiset ei-nouseva varsi sulkuventtiilit:

1. Varren voitelu: Ruiskuta litium--pohjaista ääripainerasvaa (NLGI Grade 2, rikki- ja fosforipitoinen äärimmäisen paineen lisäainepitoisuus suurempi tai yhtä suuri kuin 0,5 %) konepellin rasvanruiskutusreiän kautta 6 kuukauden välein tai 500 käyttökerran jälkeen. Rasvan ruiskutuspaine ei saa ylittää 0,3 MPa, kunnes vanhaa rasvaa pursuaa tiivisteholkista.
2. Langan kulumisen mittaus: Pura ja tarkasta kerran vuodessa mittaamaan varren kierteen nousuhalkaisija. Vaihda kara, jos kulumishäviö ylittää 5 % alkuperäisestä koosta (esim. Tr32×6:n alkuperäinen nousuhalkaisija on 29,0 mm, vaihda, jos se on kulunut alle 27,55 mm).
3. Käsipyörän vääntömomentin valvonta: Normaali käyttömomentti ei saa ylittää taulukon 1 raja-arvoja (katso API 600). Jos sulkeutumismomentti kasvaa äkillisesti yli 30 %, se voi johtua kalkkikertymästä portin ohjauskiskoon tai karan taipumisesta; lopeta toiminta välittömästi tarkastusta varten.

Venttiilin nimellishalkaisija (DN)	Käsipyörän suurin vääntömomentti (N·m)	Vastaava vaikuttava voima 0,4 metrin momentilla käsivarsi (N)
50~80	150	375
100~150	300	750
200~300	500	1250

 

Johtopäätös

Fromnousematon sulkuventtiilitoei nouseva varsi nrs luistiventtiili, sen suunnittelun ydin on toteuttaa porttilevyn nosto kierreparin pyörimisen kautta rajoitetussa tilassa. Tyypin valinnassa on yhdistettävä keskilämpötilassa oleva kiintoainepitoisuus ja asennusvälys sekä säännöllinen kierteiden voitelu ja kulumisen havaitseminen - tämä on perustavanlaatuinen suunnittelukäytäntö, jolla varmistetaan häiriötön toiminta yli kymmenen vuoden ajan.