Корпус является одной из наиболее сложных отливок, так как имеет большие габаритные размеры, сложную форму и к нему предъявляются требования высокой прочности и непроницаемости металла. Построение детали производится по данным сборочного чертежа с учетом необходимости обеспечить соответствующий ход затвора в полости арматуры, конструкцию и размеры присоединительных элементов для крепления к трубопроводу и присоединения крышки. Обычно корпус арматуры имеет вид тройника, чаще всего с тремя фланцами. Установка стержня в форме отливки, как правило, не создает затруднений. Строительная длина и размеры присоединительных (магистральных) фланцев выбираются по соответствующему ГОСТу или по нормали. Размеры фланца под крышку уточняются проверочным расчетом на основе конструктивных данных, полученных после предварительного (проектного) расчета. Толщина стенки корпусов малых размеров, как правило, определяется по технологическим соображениям и чаще всего намного превышает толщину, необходимую для обеспечения прочности. В корпусах арматуры с большими условными диаметрами прохода толщина стенки лимитируется помимо технологических возможностей еще и прочностью. Для предварительного выбора толщины стенок корпусов и крышек арматуры общего назначения или так называемой общепромышленной арматуры может быть использована табл. 5,4. В ней предусмотрены данные для частей деталей цилиндрической формы (корпусов и крышек). Номинальные значения толщин, приведенные в этой таблице, определены исходя из технологических условий изготовления деталей при отливке в песчаные формы. Допускаемые отклонения толщины стенок принимаются по П1 классу точности ГОСТ 1855—55 — для отливок из серого в шахматном порядке. Высота ребер, исходя из технологических факторов, должна быть не более пяти толщин стенки. Для того чтобы обеспечить достаточную прочность земляного «болвана», расположенного между магистральным и средним фланцами, необходимо размеры h и I (рис. 5.2) выдержать в следующих пределах: для фланцевых корпусов с Dy < 50 мм — h ^ 22 им, I ^ 30 мм; для фланцевых корпусов с Dy ^ 65 мм — h 45 мм, I ^ 35 мм. Следует иметь в виду, что стальные корпуса для обеспечения плотности металла часто формуются с применением прибылей. Расположение прибылей на отливках стальных корпусов показано на рис. 5.3. При определении на конструкции арматуры положения по высоте линий фланцевого разъема корпусов и крышек плоских и овальных следует учитывать, что повышение разъема относительно оси прохода повышает прочность и жесткость корпуса задвижки, но усложняет технологию его изготовления (отливку и обработку). Поскольку обеспечение прочности и жесткости задвижки является первоочередной задачей, целесообразно высоту корпуса делать максимальной за счет сокращения высоты крышки.
Рис. 5.2. Возможные места срыва земляного «болвана» /I и / в конструкции литого корпуса стальной задвижки
Рис. 5.3. Расположение прибылей на отливках стальных корпусов: а — открытых; б — закрытых; в — отводных
На рис. 5.4, а показан корпус чугунной задвижки с наружными ребрами, а на рис. 5.4, б приведен шаровой корпус стальной задвижки с Z)y = 1200 мм и Ру = 1,6 МПа. Крышка и верхняя часть корпуса в этой конструкции образуют шаровую полость, где давление среды вызывает только деформацию растяжения стенках. Такая конструкция корпуса при малой строительной длине приближается по жесткости к круглым (цилиндрическим). Для прочности сложной отливки важное значение имеет плавность переходов от одной стенки к другой, в особенности при их разной толщины.
Рис. 5.4. Способы увеличения жесткости корпусов задвижек; а — корпус с наружными ребрами; б — применение корпуса шаровой формы разной толщины в чугунных отливках наружный радиус должен быть равным толщине основной стенки, а внутренний — 1/6— 1/3 полусуммы толщин обеих стенок.
В отливках из стали и ковкого чугуна рекомендуются следующие радиусы сопряжений:
По мере совершенствования сварочной технологии сварка все шире внедряется в арматуростроение. Во многих случаях, особенно при мелких сериях арматуры средних и больших размеров, когда требуется обеспечить минимальную массу, корпуса и крышки изготовляются сварными из листовых материалов. Сварными изготовляются детали из углеродистой, легированной и коррозионно-стойкой стали, а также из титана. Применяются также сварные конструкции корпусов из кованых и штампованных элементов для ответственных объектов, например в; атомной энергетике. Такая технология изготовления позволяет обеспечить тщательный контроль качества металла, что создает гарантию высокой прочности детали. Изготовляются корпуса арматуры и из отливок простой формы в виде элементов детали, которые затем свариваются.
Рис. 5.5.Сварной корпус задвижки с большим условным диаметром прохода
Развитие технологии сварки с применением инертных защитных газов, электрошлаковой сварки, обеспечивающих высокое качество шва, создает условия для увеличения удельного веса сварных конструкций в арматуростроении. На рис. 5.2 показана конструкция литого корпуса стальной задвижки, на рис. 5.5 — сварной корпус задвижки с большим условным диаметром прохода. Конструкция и основные размеры корпусов вентилей из коррозионно-стойкой стали на ру = 1,6 МПа показаны на рис. 5.6 и в табл. 5.5.
5.5. Основные размеры корпусов запорных вентилей из коррозионно-стойкой стали на Ру = 1,6 МПа (условные обозначения размеров см. на рис. 5.6)
5.3. Крышки корпусов арматуры
Подавляющее большинство конструкций арматуры имеют корпус, полость которого перекрывается крышкой. Лишь немногие конструкции (заслонки, приемные обратные клапаны, некоторые поворотные обратные клапаны, малые вентили энергетической арматуры) не имеют крышки корпуса. Наиболее простыми по конструкции являются плоские крышки обратных клапанов и термодинамических конденсатоотводчиков, имеющие вид диска. Наиболее сложная форма у крышек задвижек, отлитых заодно с бугелем. Задвижки большого диаметра прохода, как правило, имеют съемный бугель — стойку или колонку. Основные размеры крышки получаются на основании разработок сборочного чертежа арматуры. Фланец крышки и средний фланец корпуса делают одинаковыми. Крышки плоских и овальных задвижек большого диаметра прохода снабжают ребрами, упрочняющими стенку. В целях улучшения условий установки стержня при формовке крышек задвижек большого диаметра прохода верхнее отверстие под сальниковую коробку целесообразно делать возможно больше, чтобы использовать его для образования знака на стержне. Применение жеребеек в отливках арматуры не рекомендуется в связи с тем, что они создают условия для нарушения плотности тела отливки в месте их установки. На рис. 5.7 показана конструкция крышки вентиля из коррозионно-стойкой стали для трубопровода на Ру — 1,6 МПа. Крышка отлита заодно с бугелем. В табл. 5.6 приведены основные размеры крышек. В верхней части бугеля предусмотрено резьбовое отверстие с метрической резьбой для крепления бронзовой ходовой гайки. На крышке отлиты ушки для откидных шарнирных шпилек сальника. Стальная сферическая крышка задвижки с двумя опорными площадками под стойку (бугель) показана на рис. 5.8. В ней также 5.6. Основные размеры крышек вентилей из коррозионно-стойкой стали на ру = 1,6 МПа (условные обозначения размеров см. на рис. 5.7).
В обоих вариантax фланец круглый и поверхность под гайки обработана путем проточки на токарном станке. Сварная крышка стальной задвижки с большим условным диаметром прохода (нижняя ее часть) показана на рис. 5.9. Крышка создается из листового материала, стенки снабжаются ребрами для повышения жесткости. Такие задвижки широко применяются
Рис. 5.7. Крышка вентиля из коррозионно-стойкой стали для трубопровода (ру — 1,6 МПа): а — Dy = 100-200 мм; б — Dy = 324-80 мм
В арматуре при транспортировании коксового и доменного газа и других газовых сред. Изготовляются как из углеродистых, так и из коррозионно-стойких сталей. На рис. 5.10 показаны конструкции стоек задвижек с выдвижным шпинделем. В стойке, имеющей вид трубчатой колонки, на верхней части закрепляется электропривод. При разработке конструкции крышки следует учитывать не только устройство и размеры арматуры, но и свойства металла крышки в целях правильного размещения упрочняющих ребер, сферических поверхностей, утолщений. При проектировании чугунных деталей следует учитывать, что допускаемые напряжения на сжатие в чугунных деталях в несколько раз превосходят допускаемые напряжения на растяжение или изгиб, поэтому чугунные детали надо по возможности нагружать напряжениями сжатия.
Рис. 5.9. Сварная крышка (нижняя часть) стальной задвижки с большим условным диаметром
Так, плоские крышки, нагруженные внутренним давлением, целесообразно выполнять сферическими с выпуклостью, I направленной в сторону полости, в которой создается давление. В этом случае в металле крышки возникают напряжения сжатия. В последних конструкциях задвижек, вентилей и обратных клапанов энергетической арматуры ЧЗЗМ применяется бесфланцевое соединение крышки задвижки с корпусом (рис. 5.11). Крышка размещена внутри корпуса, она устанавливается в расточке, выполненной в среднем патрубке (горловине) корпуса, и удерживается в ней разрезными кольцами, входящими в кольцевой паз корпуса. Герметизация соединения обеспечивается сальниковым уплотнением с мягкой набивкой. Может также в арматуре применяться уплотнение такого соединения металлическими кольцами клинового сечения. Бесфланцевая конструкция имеет малую металлоемкость, но ремонт такой арматуры с большими условными диаметрами прохода затруднен, поэтому она применяется для арматуры с Dy < 400 мм включительно. Бугель (стойка) закрепляется в этом случае не на крышке, как обычно, а непосредственно на корпусе, благодаря чему перестановочное усилие в арматуре (усилие по шпинделю) на крышку не передается.
