Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Изготовление — клапанная пластина
Изготовление клапанных пластин производится в следующем порядке. [1]
Для изготовления клапанных пластин применяются высококачественные хромистые, хромомолибденовые, хромованадиевые, хромоникелевые и углеродистые стали. [3]
Для изготовления клапанных пластин применяют высококачественную хромистую, хромомолибденовую, хромованадиевую, хромо-никелевую и углеродистую стали. Для компрессоров невысокого давления ( до 65 кГ / см2) при условии работы при температуре до 85 С клапанные пластины могут быть изготовлены из текстолита. [4]
Для изготовления клапанных пластин применяют высококачественную хромистую, хромомолибденовую, хромованадиевую, хромоникелевую и углеродистую стали. Для компрессоров невысокого давления ( до 6 5 МПа) при условии их работы при температуре до 85 С клапанные пластины могут изготовляться из текстолита. [6]
При изготовлении клапанных пластин методом холодной штамповки из листовой стали они должны иметь припуск на последующую механическую обработку не менее толщины листа на сторону. Эксцентричность отверстия клапанной пластины по отношению к ее внешнему контуру не должна превышать 0 25 мм. [7]
Не допускается изготовление клапанных пластин из листа путем штамповки, так как при этом методе происходит их коробление, что вызывает быструю поломку. [8]
Сталь 09X15Н8Ю применяют для изготовления клапанных пластин прямоточных, тарельчатых и полосовых клапанов компрессоров . [9]
Технологическая последовательность операций при изготовлении клапанных пластин из технически чистого титана и его сплавов аналогична принятой при изготовлении пластин из сталей. [10]
К стали, идущей на изготовление клапанных пластин , должны предъявляться повышенные требования в отношении ее качества. Не допускается наличие волосовин, закатов, расслоений и инородных включений. [11]
На базе нормализации будут созданы специализированные участии изготовления клапанных пластин 35 типоразмеров компрессоров производительностью 75 тыс. шт. [12]
Кроме того, применение титана вместо стали при изготовлении клапанных пластин позволяет повысить в 2 — 3 раза долговечность пластин, сократить на — / з число операций, необходимых для их изготовления. [13]
Уровень шума на поршневых машинах снижается при замене кольцевых и дисковых самодействующих клапанов на прямоточные, при изготовлении клапанных пластин из пластмасс: капролона, текстолита и пр. [14]
Материалом для пластин кольцевых и дисковых клапанов служит листовая сталь марок Х15Н9Ю, 3X13 или ЗОХГСА. К стали, идущей на изготовление клапанных пластин , предъявляются повышенные требования. Не допускается наличие неметаллических включений, волосовин, закатов и расслоений. Для повышения чистоты металла перед прокатом заготовку подвергают механической обработке и проверяют ультразвуком отсутствие в ней внутренних пороков. [15]
Источник
Основные конструктивные элементы поршневого компрессора , страница 8
О работе клапана можно судить по индикаторной диаграмме.
КЛАПАНЫ С КОНИЧЕСКИМИ ТАРЕЛОЧКАМИ
Рис. . Схема нагнетательного клапана с конической тарелочкой:
1 – седло; 2 – клапан; 3 – пру-жина клапанная; 4 – ограни-читель подъема клапана.
Эти клапаны, по сравнению с клапанами с плоскими тарелочками, обладают меньшим газодинамическим сопротивлением благодаря улучшенной форме проточной части.
При конструировании всасывающего клапана следует обратить внимание на прочность стержня закрывающего органа, так как в случае обрыва его тарелка может попасть в цилиндр и вызвать серьезную аварию.
Применяются как нагнетательные так и всасывающие клапаны на всех ступенях малых компрессоров и на всех ступенях высокого давления более крупных машин (как и с плоской тарелочкой).
Их особенность – исключительно малая величина мертвых пространств.
КЛАПАНЫ СО СФЕРИЧЕСКИМИ ТАРЕЛОЧКАМИ
Рис. . Схема клапана со сферической тарелочкой:
1 – седло клапана; 2 – таре-лочка (клапан); 3 – ограничи-тель; 4 – пружина; 5 – корпус ограничителя подъема.
Эти клапаны отличаются от ранее рассмотренных лучшей обтекаемостью и большим мертвым пространством. У них отсутствуют специальные устройства для направления закрывающих органов.
Они применяются в малых компрессорах с р≤50 Мпа (500 кгс/см 2 )
Материал клапанов с плоской , конической и сферической тарелочками:
— седла и ограничители – бронза Бр. АМЦ 9-2;
— тарелочек – ленточная сталь Х18Н9Т-М, 15ХФ и 20ХФ.
Для компрессоров высокого давления с большим числом оборотов изготавливают:
седла и ограничители – из куниаля АМНА13-3, ГОСТ 492-52;
тарелочки – из листового титана ВТ-1-1 АМТУ 434-58.
— у высокооборотных компрессоров – проволока Х18Н9Т, иногда бериллиевая бронза Б-БТУ ЦМТУ 673-41, сталь 50ХФА;
— у компрессоров общего назначения с п0 
730об/мин – проволока марки ВІІ, ГОСТ 5047-49.
В настоящее время находятся в эксплуатации клапаны, седла которых
выполнены из силумина и фторопласта-4.
КЛАПАНЫ С КОЛЬЦЕВЫМИ ПЛАСТИНАМИ
Рис. . Схема клапана с кольцевыми пластинами:
1 – кольцевая пластина; 2 – седло; 3 – ограничитель; 4 – пружина; 5 – выступ ограничителя для предотвращения перемещения кольцевой пластины; 6 – болт стяжной
Они бывают однопроходными и многопроходными. Они получили большое распространение и применяются в компрессорах низкого и среднего давления; по газодинамическим сопротивлениям близки к клапанам с плоскими тарелочками. У них меньше масса и поэтому они меньше разбиваются.
— пластин – легированная полосовая сталь 20ХНФА и 30ХГСА;
— ограничителя – СЧ 24-44 (реже СЧ 18-36), сталь 35, 40;
— седла – при низких давлениях- СЧ 24-44; при высоких давлениях – стали 35, 40 и 45.
КЛАПАНЫ С ПОЛОСОВЫМИ ПЛАСТИНАМИ
Рис. . Схема клапана с полосовыми пластинами (одной ячейки):
1 – клапанная плита; 2 – направляющие; 3 – пластина полосовая; 4 – ограничитель подъема
Клапаны состоят из комплекта ячеек, расположенных в одном или нескольких рядах.
Особенность – у этих клапанов площадь щели для прохода газа больше, чем у всех рассмотренных выше конструкций при той же общей площади для размещения клапана.
Напряжения, возникающие при изгибе полосовых пластин, изменяются от нуля до максимума. Величина напряжений при данной стреле прогиба пропорциональна кубу толщины пластины. Поэтому для долговечной работы клапана толщина пластины δ задается небольшой (десятые доли миллиметра), из-за чего подобные клапаны могут применяться только у ступеней низкого давления.
Такие пластины часто ломаются, что опасно. Пластинчатые клапаны современны, так как у них меньше масса, и поэтому они меньше разбиваются. Хотя наиболее распространены клапаны тарельчатого типа, обладающие высокой прочностью.
— полосовых пластин – лента толщиной S=0,3…1мм из стали Х18Н9Т, 70С2ХА;
Источник
Клапаны для поршневых воздушных компрессоров, имеющие наилучшee соотношение цены и качества
Автор: К. Ляйтнер (HOERBIGER VentilwerkeGmbH&Co KG).
Опубликовано в журнале Химическая техника №9/2014
Сжатый воздух играет существенную роль в самых различных технологических процессах. В повседневной жизни мы почти ежедневно сталкиваемся с изделиями, которые без него были бы немыслимы. Яркий пример — ПЭТ-тара, всем известные пластиковые бутылки из полиэтилентерефталата. Благодаря удобной форме и небольшой массе такие бутылки стали самой распространенной тарой для напитков. Это было бы невозможно без технологий, позволяющих производить сжатый воздух и работать с ним.
Сжатый воздух широко используется в тормозных системах автобусного и железнодорожного транспорта — он позволяет надежно и безопасно останавливать тяжелые машины и составы. А может быть, вы отправляетесь в круиз или отдыхаете на море? Именно сжатый воздух помогает запускать мощные дизельные двигатели круизных лайнеров и заправлять баллоны для дайвинга (баллоны для дайвинга инструктор наполняет как раз сжатым воздухом). Эти примеры (всего лишь несколько из практически бесконечного списка) красноречиво свидетельствуют, какое значение сжатый воздух имеет в современном мире. Но у всех подобных применений есть нечто общее: для них нужны надежные, безопасные и экологичные компрессоры и их компоненты.
Производство ПЭТ-тары
Для выдувания бутылок из так называемых преформ (заготовки из полиэтилентерефталата) используют трехи четырехступенчатые компрессоры с давлением нагнетания 3,5…4,6 МПа. Для массового производства ПЭТ-тары компрессор должен иметь достаточно большую производительность – до 6 000 м3/ч. В зависимости от условий эксплуатации в качестве первой ступени могут применяться и компрессоры объемного действия, например винтовые. На ступенях с более высоким давлением используют поршневые компрессоры.
Последняя ступень является особенно критичной для клапана с точки зрения срока его службы, так как именно здесь и давление, и температура наиболее высоки.
Компрессоры часто работают при неполной нагрузке, разогреваясь до температуры свыше 200°С. Поэтому большинство поршневых машин, применяемых для выдувания ПЭТ-тары, комплектуют клапанами со стальной пластиной. Клапаны с полимерными пластинами применяют редко и только в хорошо сбалансированных компрессорах при небольших (до 180°C) рабочих температурах.
Из-за строгих требований к чистоте воздуха цилиндры компрессоров должны работать без смазки.
Несомненно, для данного процесса необходимы прочные и эффективные клапаны, срок службы и эффективность которых самым непосредственным образом влияют на максимально достижимую производительность компрессора, а значит, и на объем производства ПЭТ-тары.
Пусковой воздух для судовых дизельных двигателей
Для пуска судовых дизельных двигателей большой мощности применяется сжатый воздух, подаваемый в цилиндры двигателя. Поршни под давлением 3 МПа начинают двигаться, разгоняя двигатель до рабочих оборотов. Пусковые компрессоры должны соответствовать крайне строгим требованиям надежности, так как отказ в открытом море может привести к катастрофе. Компактные двухили трехступенчатые поршневые компрессоры сжимают воздух, работая с частотой вращения до 1 800 об/мин. Конструкция цилиндров компрессора предусматривает работу со смазкой. Компоненты клапанов изготавливают из коррозионно-стойких материалов вследствие возможного контакта с морской водой.
Промышленный воздух
Промышленный воздух имеет широчайший диапазон применений — от транспортировки насыпных грузов (пневматическая подача цемента, гипса, песка и др.) до использования на предприятиях обрабатывающей промышленности. Здесь малые и средние компрессоры сжимают воздух до давления в 1 МПа. Число ступеней – одна, редко две. Достаточно часто встречается высокая частота вращения – до 1 800 об/мин. В зависимости от назначения компрессора цилиндры могут быть как со смазкой, так и без нее («сухими»). Клапаны компрессоров должны функционировать надежно, несмотря на большую частоту вращения, высокую температуру и возможное загрязнение воздуха инородными частицами.
Воздушные тормозные системы
Тормозные системы – еще одно, наряду с изготовлением ПЭТ-тары, применение сжатого воздуха, без которого повседневную жизнь было бы трудно представить.
Сжатый воздух обеспечивает, в частности, надежную остановку поездов и грузовых автомобилей. Выходного давления в 1 МПа достаточно для безотказного срабатывания тормоза. Сжатый воздух в подобных тормозных системах нагнетается в резервуар, после чего подается в пневматические контуры отдельных тормозов.
Необходимое давление в 1 МПа обеспечивается одноили двухступенчатыми компрессорами. Частота вращения – от средней до высокой (до 1 500 об/мин).
Цилиндры могут быть со смазкой или без нее («сухими»). Подобное применение предъявляет максимальные требования к надежности компрессора. При отказе компрессора во время движения необходима немедленная остановка поезда или грузовика по соображениям безопасности. Опыт показывает, что из компонентов компрессора наиболее высока вероятность отказа у клапана. Поэтому клапан должен иметь чрезвычайно прочную и надежную конструкцию.
Высокое давление
Все описанные выше применения компрессоров относятся к диапазону относительно низких давлений. Однако в некоторых случаях компрессоры должны нагнетать воздух до давления более 40 МПа. На рис. 1 приведены основные области применения воздушных компрессоров и соответствующие им диапазоны давления.
Рис. 1. Диапазон применения клапана RN в зависимости от давления
Широко известный пример компрессоров высокого давления – компрессоры для заполнения баллонов с дыхательной смесью для дайверов или пожарных. Для достижения требуемого давления (до 41,4 МПа) здесь необходимо целых 5 ступеней. Кроме высокого давления, особую сложность представляет необходимость применения цилиндров без смазки, поскольку это единственный способ гарантировать чистоту смеси и ее пригодность для дыхания. Поэтому и здесь нужны клапаны, обладающие высокой прочностью и исключительной устойчивостью против износа. Частота вращения компактных компрессоров, используемых для закачивания воздуха в баллоны, достигает 1 500 об/мин.
Высокого давления требуют и многие другие области применения компрессоров – от сейсмического анализа и разведки полезных ископаемых до заполнения баллонов оружия для пейнтбола.
Единая конструкция клапана для всех перечисленных и перспективных областей применений воздушных компрессоров
Кроме уже перечисленных технических трудностей, которые необходимо преодолеть конструкторам современных клапанов воздушных компрессоров, не стоит забывать об экономической стороне вопроса. Конкурентная обстановка на рынке промышленных воздушных компрессоров весьма динамична, поэтому важным фактором является стоимость компонентов, подлежащих замене по окончании их срока службы.
Рис. 2. Клапан RN для воздушных компрессоров
В начале 2013 г. компанией HOERBIGER на рынок был выведен клапан R N (рис. 2), который позволил совместить, казалось бы, несовместимое – соответствие всем техническим требованиям при наилучшем соотношении цены и производительности. Клапан R N пригоден для применения во всех перечисленных выше процессах – при малых и высоких давлениях, при низких и высоких расходах. Благодаря модульной конструкции это устройство с высокой степенью стандартизации без труда адаптируется к любым условиям работы компрессора. Как следствие, для клапанов данной серии не требуется много различных деталей, что позволяет свести к минимуму срок изготовления и цену.
Концепция, проверенная временем
Клапан RN основан на проверенной временем, доработанной и усовершенствованной технологии. Конструкция клапанов RN в зависимости от размера оптимизирована для различных конкретных областей применения. Для высоких давлений используется компактная конструкция, устойчивая к большим перепадам давления, действующим на седло клапана (см. рис. 1). Более крупные клапаны рассчитаны на низкое давление и максимальный расход. Для этих клапанов используется особая конструкция с демпферными пластинами и цилиндрическими пружинами, позволяющая продлить срок службы.
Рис. 3. Компоненты клапана RN,
в том числе демпферные пластины и плоские пружины
Среди важнейших особенностей клапанов RN – малая высота подъема благодаря использованию демпферов из закаленной стали для клапанов малых и средних размеров (рис. 3), что позволяет сделать конструкцию максимально компактной. Поэтому клапан особенно хорошо подходит для процессов, где требуются высокая эффективность и максимальная производительность.
Благодаря применению стальных запорных пластин с направляющим рычагом клапан RN может быть использован как в цилиндрах со смазкой, так и в цилиндрах без смазки. В этой конструкции запорная пластина фиксируется в центре, а подъем клапана достигается за счет прогиба направляющего рычага. Тенденция к большему распространению компрессоров с цилиндрами без смазки в настоящее время наблюдается не только в процессах со специальными требованиями к чистоте воздуха, но и в других областях. Клапан RN может широко применяться в этих процессах.
Как правило, в клапане RN используются плоские пружины, испытанные и зарекомендовавшие себя как исключительно прочные. Однако в клапанах больших диаметров с высоким значением расхода надежное открытие и закрытие обеспечивают спиральные пружины. Для стабилизации клапанной пластины и снижения ударных нагрузок дополнительно применяются демпферные пластины.
Простая и надежная конструкция клапана дает возможность продолжительной эксплуатации в неизменных рабочих условиях. После достижения максимально допустимого износа клапаны подлежат замене новыми.
В то же время для клапанов больших размеров экономически целесообразно проводить вместо замены ремонт. Благодаря продуманной и удобной в обслуживании конструкции клапан быстро демонтируется и после восстановления возвращается на место.
Применений много – решение одно
Рынок промышленного воздуха и многочисленные применения воздушных компрессоров служат постоянными источниками новых вызовов для компрессорной отрасли. Европейский рынок в целом насыщен, поэтому поставщикам таких компонентов, как клапаны, от которых серьезно зависит производительность оборудования, приходится думать, как обеспечить высокое качество по привлекательной цене. Выполнить это условие позволяет высокий уровень стандартизации компрессоров и отдельных компонентов. Вместо бесчисленных дорогостоящих специальных вариантов, создаваемых индивидуально, остается одно интегрированное решение. Инновационные разработки, направленные на повышение эффективности и надежности, а также унификация, самым действенным образом способствуют успешному будущему поршневых компрессоров в секторе промышленного воздуха.
Источник