A ķīlisir konusveida aizvēršanas elements aizbīdņa vārsta iekšpusē, kas piespiež vārsta ligzdu cieši saskarties, radot drošu blīvējumu pret šķidruma plūsmu.

I. Ķīļveida vārtu pamatdefinīcija un galvenā funkcija

Rūpnieciskajā vārstu inženierijāķīlisir vissvarīgākā aizvēršanas sastāvdaļa aizvaru vārstā. Tas ir veidots kā konusveida korpuss ar platāku augšdaļu un šaurāku apakšējo daļu, un tā divas blīvējošās virsmas veido leņķi (parasti no 2 grādiem līdz 5 grādiem) ar vārsta ligzdām vārsta korpusā. Kad vārsta kāts virza ķīļu aizbīdņus uz leju ligzdās, ķīļa ģeometrija rada mehānisku ķīļveida spēku, kas liek vārtu sānu virsmām cieši noslēgties pret metāla vārstu ligzdām, tādējādi slēdzot plūsmu cauruļvadā.

 

Kā piemēru ņemot COVALVE{0}}ražotos ķīļveida aizbīdņu vārstus, ķīļveida fiksācijas virsma ir precīzi-pārklāta līdz virsmas raupjumam, kas mazāks par Ra 0,4 μm. Saskaņā ar API 600 standartiem minimālajam ķīļveida vārtu blīvējuma īpatnējam spiedienam slēgtā stāvoklī ir jāpārsniedz 40 MPa, lai nodrošinātu nulles noplūdi spiediena klasēs no 150. līdz 2500. klasei.

 

II. Trīs galvenie ķīļveida vārtu strukturālie veidi

Lai atbilstu dažādiem darbības apstākļiem, trīs galvenās ķīļveida aizbīdnis dizaini tiek plaši izmantoti inženierzinātnēs:

Ciets Ķīlis

Kalts vai izliets no viena metāla gabala, tam ir vienkārša struktūra un augsta stingrība. Tas ir piemērots lietošanai apkārtējās vides temperatūrā ar zemu spiediena starpību un vidēm, kas nesatur cietas daļiņas, piemēram, ūdens un naftas cauruļvados. Tā trūkums ir tāds, ka krasas temperatūras izmaiņas cauruļvadā var izraisīt termisko izplešanos, kā rezultātā ķīļveida vārti var ieķerties vārstu ligzdās.

 

Elastīgs Ķīlis

Vārtu vidū ir apstrādāta gredzenveida vai U{0}}veida rieva, kas nodrošina lokanību apkārtmērā. Šis dizains kompensē termiskās izplešanās atšķirības starp vārstu ligzdām un vārtiem, vienlaikus samazinot darba griezes momentu aizvēršanas laikā.

Saskaņā arASME B16.34datiem, elastīgā ķīļa deformācija tiek kontrolēta 0,05–0,10 mm robežās, ja temperatūra ir no -29 grādiem līdz 425 grādiem, novēršot sagrābšanu.

 

Split Ķīlis

Tas sastāv no diviem atsevišķiem vārtu diskiem, kas savienoti ar centrālu sfērisku vai ķīļveida bloku, un tas var automātiski izlīdzināties, padarot to ideāli piemērotu augstas{0}}temperatūras un augsta spiediena-tvaika cauruļvadiem vai materiāliem, kas satur nelielas daļiņas. Attālums starp diviem vārtu diskiem parasti ir 1–3 mm. Kad vārsta kāts pieliek aksiālo spēku, sadalītā struktūra izplešas radiāli, vēl vairāk uzlabojotspiediena barošanas blīvējumsefekts.

 

III. Ķīļu dizaina galvenie tehniskie parametri

• Ķīļa leņķis: standarta vērtības ir 2 grādi 52′ (5% slīpums) vai 5 grādi . Leņķi, kas ir mazāki par 2 grādiem, nodrošina nepietiekamu ķīļspēku; leņķi, kas lielāki par 5 grādiem, izraisa pārmērīgu nodilumu atvēršanas un aizvēršanas laikā.
• Blīvējuma sejas cietība: Vārtu blīvējuma virsmas parasti ir cietas ar Stellite 6 sakausējumu, sasniedzot 40–45 HRC. Vārstu ligzdas ir pārklātas ar Stellite 21, sasniedzot 42–48 HRC. Atšķirīgais berzes pāris nodrošina vairāk nekā 5000 ciklu kalpošanas laiku.
• Virsmas raupjums: Kritiskajām blīvēšanas zonām nepieciešams Ra mazāks par vai vienāds ar 0,2 μm, kas iegūts, slīpējot un pārlaidot ar saskares laukuma attiecību, kas ir lielāka vai vienāda ar 85%.

 

IV. Divas visizplatītākās problēmas un-padziļināta analīze

1. jautājums: Kāpēc ķīļveida vārti ir uzticamāki aizvēršanai nekā paralēlie vārti?

Analīze

Paralēlie aizbīdņu vārsti paļaujas uz šķidruma spiedienu vai atsperēm, lai nospiestu vārtus pret sēdekļiem, savukārt ķīļveida aizbīdņu vārsti izmanto mehānisku ķīļveida spēku, lai aktīvi izveidotu sākotnējo blīvējuma specifisko spiedienu. Zema-spiediena apstākļos (mazāks vai vienāds ar 1,0 MPa) paralēli vārti var noplūst nepietiekama sēdekļa spiediena dēļ. Tomēr ķīļa konstrukcija var radīt līdz pat 70% no nepieciešamā blīvējuma īpatnējā spiediena pat pie nulles barotnes spiediena, ja vārsta kāts pieliek pietiekamu aizvēršanas spēku.

 

Konkrēti, anAPI 600 ķīļa dizainsar 5 grādu ķīļa leņķi pārvērš 200 N·m aizvēršanas griezes momentu par aptuveni 15 kN sānu ķīļspēku, radot blīvējuma virsmas spiedienu virs 50 MPa -, kas ievērojami pārsniedz 10–20 MPa, kas nepieciešams parastajiem gumijas blīvējumiem.

 

2. jautājums: kā izvēlēties starp cieto un elastīgo ķīli, pamatojoties uz vides temperatūru?

 

Analīze

• Pastāvīga materiāla temperatūra zem 200 grādiem: A ciets ķīlispriekšroka tiek dota. Stabila termiskā izplešanās nodrošina maksimālu stingrību, un ražošanas izmaksas ir par 30–40% zemākas nekā dalītām konstrukcijām.
• Biežas temperatūras svārstības vai temperatūra virs 200 grādiem: A elastīgs ķīlisir obligāta. Piemēram, tvaika cauruļvadā DN150, kas uzkarsēts no apkārtējās vides temperatūras līdz 350 grādiem, oglekļa tērauda vārstu korpusu termiskās izplešanās koeficients ir aptuveni 12×10⁻⁶/grādi. Tā kā vārtu biezums ir mazāks par vārsta korpusa ejas augstumu, izplešanās starpība var sasniegt 0,2–0,3 mm. Elastīgā rieva elastīgajā ķīlī absorbē šo atšķirību un novērš aizķeršanos.

 

Vārstu pasaule, starptautiskais vārstu žurnāls, ziņoja, ka cieto ķīļu aizstāšana ar elastīgiem ķīļiem naftas ķīmijas rūpnīcas augstspiediena hidrogenēšanas iekārtā palielināja vārstu ekspluatācijas laiku no 800 cikliem līdz 4500 cikliem.

 

Kopsavilkums

A ķīlisir daudz vairāk nekā vienkārša konusveida sastāvdaļa - tas ir galvenais tehniskais elements, kas nodrošina divvirzienu nulles noplūdi aizbīdņu vārstos. Izpratne par atlases loģiku starp cieto ķīli un elastīgo ķīli, kā arī tādiem parametriem kā ķīļa leņķis un cietība ir būtiska, lai nodrošinātu cauruļvadu sistēmu drošu darbību.

 

Papildinformāciju par ieteicamajām ķīļveida vārtu konfigurācijām dažādām spiediena klasēm skatiet COVALVE izstrādājuma rokasgrāmatas 3. nodaļā "Ķīļu izvēles rokasgrāmata".