Armături navale

I. Elemente de îmbinare

Lungimile de fabricaţie ale ţevilor, necesităţile de montaj la navã, precum si condiţiile de racordare a ţevilor la armãturi, aparate şi mecanisme, impun folosirea unor elemente de îmbinare. Acestea sunt clasificate în douã categorii: nedemontabile şi demontabile. a) îmbinări nedemontabile:

a.1. obţinute prin lipire: - cap la cap (fig. 1);- cu bercluire (fig. 2);- cu manşon (fig. 3).

Fig. 1 Îmbinare Fig. 2 Îmbinare Fig. 3 Îmbinare nedemontabilã cap la cap nedemontabilã cu bercluire nedemontabilã cu manşon

a.2. obţinute prin sudare:În funcţie de clasa tubulaturilor, conform prescripţiilor se admit următoarele tipuri de

îmbinări fără flanşe:- îmbinări cap la cap cu pătrundere completã pe adâncime, cu mãsuri speciale pentru

asigurarea calităţii rădăcinii cordonului (fig. 4 şi 5);- îmbinări sudate cap la cap cu pătrundere completã pe adâncime, fără mãsuri speciale

pentru asigurarea calităţii rădăcinii cordonului de sudurã (fig. 6);

Fig. 4 Îmbinări cap la cap Fig. 5 Îmbinări cap la cap Fig. 6 Îmbinări cap la cap inel de bazã inel fuzibil simple

1

- îmbinări cu mufe (manşoane) sudate. Manşoanele sudate pot fi exterioare (fig. 7) sau interioare (folosite în special la tubulaturile de diametre mari fig. 8);

Fig. 7 Îmbinări sudate cu manşoane Fig. 8 Îmbinări sudate cu exterioare manşoane interioare

b) îmbinări demontabile: Îmbinări filetate cu mufă şi contrapiuliţă (fig. 10)

Fig. 10 (1, 2 - ţevi de îmbinat; 3 - mufă; 4 - contrapiuliţă;)

b.1. îmbinări cu flanşe:

a) plate fixe b) cu gat c) cu canal si pana

b.2. îmbinări flexibile

Aceste îmbinări trebuie să preia deplasările axiale sau unghiulare care provin din cauza deformaţiilor termice sau mecanice şi pe care tubulatura le suportã odată cu deformaţiile corpului navei. Din punct de vedere constructiv-funcţional, sunt foarte asemănătoare elementelor de îmbinare care intrã în componenţa instalaţiilor terestre. Sunt de mai multe tipuri: - cu furtun flexibil: - simplu;

- armat cu sârmã de oţel; - cu protecţie metalicã;

- cu compensatori lenticulari: - din oţel (fig. 11);- din cauciuc.

- cu compensatori telescopici (fig. 12);

2

- cu autocompensatori (fig. 13).

Fig. 11 Compensatori Fig. 12 Compensatori Fig. 13 Autocompensatori lenticulari telescopici

II. Armături navale

Armăturile navale sunt elemente ale instalaţiilor cu tubulaturi care au rolul de a regla parametrii funcţionali ai acestora sau de a închide total sau parţial diferitele trasee de instalaţie. Din punct de vedere constructiv, cuprind următoarele pãrţi componente: corpul armãturii, organul de închidere (reglaj), organul de comandã. După rolul lor funcţional, armãturile sunt: de trecere, de reţinere, de distribuţie, de manevrã, de reglaj. După tipul organului de închidere, se clasificã în:

- armãturi cu ventil: - plat; - armături cu sertar: - simplu;- conic; - dublu.- ac; - armături tip fluture;- cu membranã. - armături cu clapet;

- armãturi cu cep: - cilindric; - armãturi cu flotor;- conic; - armături speciale - sferic.

II. 1. Armaturi cu ventil

Sunt armăturile cel mai des întâlnite în instalaţiile cu tubulaturi terestre sau navale, fig. 14. Lucrează la presiuni moderate de 15-30 bar, iar la bordul navei se folosesc în instalaţiile de alimentare cu apă, pentru uleiuri şi combustibili. Au gabarite şi greutăţi relativ mari. Rolul lor funcţional este precizat de modul în care se realizează îmbinarea ventilului cu tija robinetului. Astfel, robineţii de reţinere au ventilul ghidat pe tijã, iar armãturile de trecere au ventilul solidar cu tija (fig. 15).

Fig. 14 Robinet cu ventil Fig. 15 Fixarea ventilului de tijă

3

II. 2. Armături cu cep

Sunt armături cu rol de închidere-reglaj, realizate într-o varietate constructivã foarte mare, fig. 16. Uzual, organul de închidere are formă tronconică sau sferică şi poate avea 1-6 orificii, lucru care permite selecţia trecerii fluidului pe diverse ramificaţii. Pentru presiuni şi diametre mari, etanşarea la aceste armături este dificil de realizat. Din această cauzã se folosesc la diametre relativ mici (DN= 40-50 mm), presiunile de lucru fiind sub 15 bar. Forţele de frecare dintre cep şi corp sunt mari, lucru care determină necesitatea aplicării unor forţe mari de acţionare.

Fig. 16 Robinet cu cep

II. 3. Armături cu sertar

Realizează închiderea secţiunii de trecere a fluidului prin deplasarea organului de închidere, perpendicular pe axa tubulaturii pe care se cuplează armãtura. Etanşarea se realizează datorită presiunii realizate prin acţionarea roţii de manevrã şi a presiunii create chiar de fluid. Armãturile cu sertar nu au sens preferenţial de trecere pentru fluid. Se pretează la acţionarea hidraulică, realizabilã prin cuplarea tijei armãturii la un cilindru hidraulic. Se pot folosi pentru diametre nominale de pânã la 1000 mm, presiuni de până la 25 bar, prezentând avantajul celor mai mici pierderi hidraulice locale dintre toate armãturile, fig. 17.

Fig. 17 Robinet cu sertar

Casete de distribuţie

Grupul de valvule este alimentat printr-un colector şi permite distribuţia fluidului de lucru către mai multe puncte ale instalaţiei. Casetele de distribuţie pot fi de trecere sau de reţinere. Schematic, ele se reprezintă ca în fig. 18 şi fig. 19

4

Fig. 18 Schema Fig. 19 Schema casetelor de distribuţie casetelor de manevrã

II. A. Acţionarea armaturilor navale

La navă, armăturile se dispun în locuri uşor accesibile atât pentru comoditatea montării şi demontării lor, cât şi din considerente de facilitare a exploatării. Sunt însă situaţii când dispunerea armăturilor la bord este de aşa naturã făcuta încât accesul la ele este fie foarte greoi, fie imposibil. În aceste situaţii acţionarea se face de la distanţă. Acţionarea la distanţă poate fi: mecanică, electrică. hidraulică sau pneumatică.

II. A. 1. Acţionarea mecanică

Se poate realiza prin intermediul unor organe de transmitere a mişcării, cum ar fi: axe, cuplaje cardanice, roţi dinţate, cabluri, etc. În fig. 20 este prezentată o variantă constructivă de acţionare mecanicã a unui clapet de bordaj. Momentul necesar acţionării poate fi aplicat manual (în cazul unor armături de dimensiuni mai reduse), sau poate proveni, de exemplu, de la un electromotor, în cazul dimensiunilor mari. Distanţa maximã de la punctul de acţionare la armătură nu trebuie să depăşească 10m. În figură s-au făcut notaţiile: 1- valvula de bordaj; 2- cuplaj cardanic; 3- transmisie cu roţi dinţate. În general, transmisiile mecanice se utilizează pentru acţionarea armaturilor de fund sau a celor dispuse intre bordajele duble ori in picuri.

Fig. 20 Acţionare mecanicã

5

II. A. 2. Acţionare hidraulica

Armãturile comandate hidraulic (vezi fig. 21) utilizează ca lichid de acţionare fie lichidul din conducta pe care sunt montate, fie un fluid de la o reţea specialã de acţionare. Pentru a se realiza presiunea lichidului de lucru se folosesc pompe cu principiu volumic de funcţionare (cu pistonaşe sau cu şurub) care pot crea presiuni de până la 150 bar. În mod uzual, drept fluid de lucru se utilizează ulei, amestec de apã cu glicerinã, etc.

Fig. 21 Valvule acţionate hidraulic

II. A. 3. Acţionare pneumatică

Principiul funcţional al acţionãrilor pneumatice reprezentate în fig. 22 este acelaşi cu cel al acţionărilor hidraulice. Drept fluid de lucru se utilizează aerul comprimat la presiuni de până la 30 bar. Transmisia pneumaticã prezintă avantajul simplităţii constructive şi al greutăţii reduse. Cu toate acestea, funcţionarea acestor acţionãri se caracterizează prin permanenţa zgomotului şi a consumului de aer, cu toate implicaţiile care decurg asupra cheltuielilor de exploatare. În plus, existenţa unei anumite inerţii în declanşarea comenzii, datorate faptului cã aerul este un mediu compresibil şi faptului cã atingerea presiunii de lucru are loc după un anumit timp, fac ca atrac tivitatea acestui tip de acţionare sã fie mai redusã. În general, valvulele cu acţionare pneumaticã pot fi de tipul normal închis sau normal deschis. La cele normal închis aerul deschide valvula, în timp ce la celelalte, o închide.

Fig. 22 Valvule acţionate hidraulic

6

II. B. Armături de reglaj

Au rolul de a realiza reglarea unor parametri funcţionali ai instalaţiei în care sunt montate. Ele pot avea rol de reglaj (menţin automat un parametru funcţional la valoarea stabilitã anterior) sau de siguranţã (menţin parametrul sub valoarea stabilitã anterior). Funcţie de natura parametrului fizic pe care îl reglează, armãturile se împart în următoarele categorii:

- pentru reglarea presiunii ;- pentru reglarea temperaturii;- pentru reglarea debitului şi a nivelului;- armãturi diverse.

II. B. 1. Armături pentru reglarea presiunii

Armãturile pentru reglarea presiunii au un spectru larg de aplicabilitate la bordul navei. În acord cu funcţiunile pe care le îndeplinesc în instalaţiile în care sunt montate, se pot enumera următoarele tipuri :

- armãturi de siguranţã, care realizează semnalizarea atingerii presiunilor extreme ;- armãturi de siguranţã propriu-zise, care realizează deschiderea instalaţiei sau a recipientului pe care sunt montate la atingerea valorilor extreme ale presiunii (supape de siguranţã);

- armãturi pentru reglarea propriu-zisã a presiunii (regulatoare de presiune), cu rol de menţinere a presiunii la o valoare constantã.

Armăturile de siguranţã se montează pe maşinile hidraulice, pe instalaţii, pe rezervoare, etc. şi, principial, ele sunt de douã tipuri:

-cu descărcare interioarã (fig. 23) - după deschidere deversează în instalaţie;-cu descărcare exterioarã (fig. 24) - după deschidere deversează în afara instalaţiei.

Fig. 23 Schema de montaj a unei supape de Fig. 24 Supapã de siguranţã cu siguranţã cu descărcare interioarã descărcare exterioarã

În fig. 24 s-au făcut notaţiile: 1. sistem de închidere (ventil + scaun); 2. tija cu sistemul de ghidare; 3. resort; 4. sistem de prescriere a presiunii de deschidere prin reglarea tensiunii din resort; 5. corpul armãturii.

Legat de funcţionarea lor în instalaţie, supapele de siguranţã trebuie sã îndeplineascã următoarele condiţii:

- dacã valoarea presiunii de reglat este pn atunci supapele trebuie sã deschidă la valori de cel mult (1,05-1,1)pn şi sã închidă la cel puţin 0,9pn ;

7

- trebuie astfel proiectate încât secţiunile de trecere prin ventil sã fie suficiente pentru a permite evacuarea debitului la care lucrează instalaţia.

II. C. Regulatoare de presiune

În instalaţiile navale este nevoie de multe ori sã se utilizeze agenţi de lucru la alte presiuni decât cele la care sunt furnizaţi de surse. Reglajul presiunii lor se poate face prin intermediul unor regulatoare specializate (presostate), care lucrează după una din următoarele scheme de reglaj: proporţional (P), proporţional-integral (PI), proporţional-integral-diferenţial (PID).

În fig. 25 în care s-au făcut notaţiile:

Fig. 25 Regulator de presiune1. galerie de intrare; 2. filtru; 3. ventil de laminare; 4. membranã; 5. resort; 6. şurub de reglare a tensiunii din resort; 7. galerie de ieşire, este prezentatã schema unui regulator proporţional.

Acesta este utilizat pentru a reduce presiunea în instalaţiile de aer comprimat sau de abur şi de a o menţine constantã la valoarea la care funcţionează consumatorii. Camera din spatele ventilului de laminare este pusã în legătură permanentă cu elementul de comparaţie (membrana 4) care sesizează presiunea din interior şi o traduce într-o mărime de comandã. Membrana însumează pe o faţã efectul presiunii, iar pe cealaltă efectul tensiunii din resortul 5 care se reglează prin şurubul micrometric 6, comandând deplasarea ventilului de laminare într-un sens sau în altul. Deplasarea se produce în funcţie de raportul în care se aflã cele douã mărimi. Aceastã armãturã se poate folosi şi ca traductor de deplasare. Dacã în locul şurubului 6 se introduce o tijã care sã transmită deplasarea membranei 4, atunci între valoarea deplasării şi a presiunii p2, se stabileşte o relaţie aproximativ liniarã ce va determina traducerea deplasării într-o variaţie de presiune.

II. D. Armături pentru reglarea temperaturii

Sunt echipamente care reglează temperatura proceselor termice care au loc în instalaţiile frigorifice, temperatura de regim a apei de răcire şi a uleiului în motoarele principale sau în diesel-generatoare, menţinându-le în jurul unor valori iniţial prescrise. Armãturile se împart în mai multe categorii în funcţie de rolul pe care îl îndeplinesc în instalaţie:

- armãturi pentru semnalizarea temperaturilor extreme; - armãturi de siguranţã care acţionează la temperaturi extreme;

- armãturi pentru reglarea temperaturii. Primele douã categorii sunt constituite din traductoare, în timp ce armãturile din cea de-a treia categorie sunt reprezentate de regulatoarele de temperaturã (termostate). Acestea pot realiza reglarea după una din schemele: proporţională, proporţional-integralã, proporţional-integral-diferenţială. În fig. 26 este prezentatã o schemã de reglare bipoziţionalã a temperaturii, în care

8

3

agentul de încălzire este aburul care intrã în sistem prin valvula electromagneticã VEM. Tabloul electric TE are douã rânduri de relee care, funcţie de semnalul pe care îl primesc de la traductorul de temperaturã TR, comandã închiderea sau deschiderea valvulei electromagnetice.

În fig. 27 în care s-au făcut notaţiile: 1- armãturã (element de execuţie); 2- traductor de tem-peraturã; 3- serpentinã de încălzire prin care circulã aburul, este prezentatã o schema de reglare în care traductorul acţionează direct şi continuu organul de modificare a secţiunii de trecere.

Fig. 26 Schemã de reglare bipozitională Fig. 27 Schemã de reglare continuã

II. E. Armaturi pentru reglarea debitului

În instalaţiile navale, debitele se măsoară folosindu-se traductoare speciale. Aceste traductoare se pot introduce în sisteme de reglare care au drept scop final reglarea debitului. La fel ca şi la armãturile pentru reglarea presiunii şi temperaturii, sistemele de reglare a debitului pot fi realizate dupã unul din principiile: proporţional, proporţional-integral, propoţional-integral-diferenţia1. Pentru simpla măsurare a debitului, la bordul navei se utilizează traductoare cu diafragmã, cu maşini hidrodinamice, de tip deversor sau cu maşini volumice.

II. F. Traductoare cu diafragmă

Principial, dacã pe un traseu oarecare de tubulaturã se introduce o rezistenţã localã (o diafragmã), aceasta determinã o pierdere de presiune, fig. 28:Δp = p1 - p2 care depinde de viteza de deplasare a fluidului pe tubulaturã, deci în final depinde de debit. Măsurând Δp la un aparat de măsură se poate stabili dependenţa dintre căderea, de presiune şi debitul Q, dependenţã care reprezintă curba de etalonare a traductorului. Dacã se urmăreşte reglarea debitului între anumite valori, diferenţa de presiune Δp trebuie convertitã într-un semnal electric sau, mai rar, mecanic. Acest semnal, după convertirea sa într-o deplasare, este transmis unei rezistenţe hidraulice variabile, care modificã debitul de fluid prin modificarea secţiunii de trecere.

Fig. 28 Debitmetru cu diafragmã

9