Основные типы клапанов
Клапаны – разновидность трубопроводной арматуры. Их назначение – открывать, закрывать, регулировать потоки рабочих сред, когда изменяются условия. К примеру, повышается давление в трубопроводе, сосуде, ёмкости, меняется направление потоков.
На сайте компании Teplosnab24 представлен широкий ассортимент регулировочных клапанов.
К слову, само название обозначенных устройств произошло от немецкого слова «кlappe», которое переводится, как крышка. Ведь указанные устройства действительно,словно крышки, открывают или закрывают проходы, в частности, труб.
Клапаны – это запорно-регулирующая трубопроводная арматура. Обсуждаемые изделия, по сути, представляют собой периодические препятствия, расположенные внутри труб. Их размеры варьируются в достаточно широком диапазоне и определяются параметрами труб, на которых их устанавливают. Их крепят на трубопроводы, используя резьбовое, фланцевое либо сварное соединения.
Для производства клапанов используют различные материалы:
- нержавеющие и углеродистые стали;
- чугун;
- бронзу;
- сплавы, содержащие никель, в частности, монель, инконель;
- хромомолибденовые сплавы.
Выбор материала определяется сферой дальнейшего использования клапанов. Так, к примеру, из бронзы изготавливают изделия, которые устанавливаются на трубопроводах, транспортирующих коррозионно-активные среды. Углеродистые стали отличаются высокой прочностью, из них изготавливают устройства, устанавливаемые на трубы, работающие в условиях высокого давления и т.д..
Обсуждаемые изделия обладают следующими свойствами:
- малой строительной высотой;
- быстрым срабатыванием;
- высокой герметичностью;
- противодавлением потокам;
- большим гидравлическим сопротивлением;
- необходимостью применять значительные усилия на привод затворов.
Первые три свойства одновременно являются несомненными достоинствами клапанов, а оставшиеся, увы, относятся к их недостаткам.
Существует несколько типов клапанов. Каждый из них с полным основанием можно назвать весьма востребованными элементами трубопроводных систем. В зависимости от устройства и предназначения обозначенные изделия бывают:
- запорными (их ещё называют вентилями), применяемыми для глухого перекрытия потоков рабочих сред в трубопроводах, качественные вентили обеспечивают плотное закрывание, исключающее наличие даже мельчайших целей, а, следовательно, полную герметизацию;
- обратными поворотного типа, используемыми для перекрытия трубопроводных систем при падении давления, чтобы не допустить образование обратных потоков, устройства указанного типа бывают простыми и безударными;
- обратными подъёмного типа с автоматически выдвигающимися затворами перпендикулярно направлениям движения потоков в трубопроводных системах, к этому типу, в частности, относятся специальные клапаны, называемые приёмными, которые устанавливают в начале трубопроводов;
- предохранительными– они незаменимы в оснащении трубопроводных систем высокого давления, клапаны данного типа срабатывают, когда давление превышает допустимый уровень, наиболее востребованы предохранительные клапаны с пружинными механизмами;
- регулирующими, отличающимися сложностью конструкции, обусловленной наличием двух частей: механической и электронной, последняя ответственна за отслеживание различных параметров: давления, температуры, плотности, – на основании которых задвижка меняет положение;
- смесительными – их используют, когда необходимосмешивать потоки рабочих сред из нескольких трубопроводных систем для регулирования температуры либо приготовления определённых смесей.
Классификация и сфера применения клапанов
Согласно положениям ГОСТ 12893-2005 регулировочные клапаны классифицируют по нескольким параметрам. По способу движения рабочей среды различают следующие варианты арматуры:
- проходные, которые размещаются на прямых отрезках и позволяют сохранить прежнее направление транспортировки среды;
- угловые модели, изменяющие перемещение на 90°.
Проходной регулирующий клапан
Угловой регулирующий клапан
Перемешивание двух вариантов рабочей среды с разными характеристиками происходит с помощью трехходовых моделей, которые комплектуются тремя патрубками.
Сырьем для производства регулировочных клапанов служат чугун, нержавеющая и легированная сталь, латунь и другие сплавы. Корпус изготавливают с помощью сварки, ковки, литья, штамповки и комбинированных методов. Выбор материалов определяет тип среды, с которой будет взаимодействовать арматура. Бытовые и промышленные клапаны устанавливают на трубопроводах, предназначенных для транспортировки:
- горячей и холодной воды;
- нефтепродуктов;
- воздуха;
- пара;
- химических составов в жидком и газообразном состоянии.
По способу управления клапаны бывают ручные и автоматические. Арматура первого типа предназначена для трубопроводов малого сечения и чаще всего используется для контроля технических параметров транспортируемых веществ в быту. На промышленных объектах востребованы автоматические клапаны, укомплектованные специальными датчиками. Средства измерения оценивают величину уровня давления и способствуют изменению потребляемого объема среды. Механизм перекрывания автоматического клапана приводится в движение с помощью привода, который бывает пневматическим, электрическим или гидравлическим.
Монтаж клапана на трубопроводе выполняется несколькими вариантами соединения. По способу фиксации арматуру разделяют на фланцевую, приварную, муфтовую и штуцерную. Разнообразие оборудования для регулировки давления и способов крепежа позволяет использовать клапаны при монтаже инженерных коммуникаций. Также они востребованы в газовой промышленности и применяются для контроля давления в трубопроводах на нефтеперерабатывающих предприятиях и на производстве химических веществ и продуктов питания.
Особенности конструкции и принцип действия регулирующих клапанов
Нюансы регулирующего устройства, которое применяется для контроля рабочей среды, определяются типом рабочего механизма и способом фиксации арматуры к бытовому или промышленному трубопроводу. Среднестатистический регулировочный клапан состоит из следующих элементов:
- корпуса;
- уплотнительного блока, который обеспечивает герметичность арматуры после установки и препятствует выходу рабочей среды;
- запорного узла;
- штока, соединяющего ручной или механический привод клапана с запорным механизмом;
- пропускного отверстия;
- деталей крепления, с помощью которых арматура для управления давлением и другими показателей закрепляется на трубопроводе.
Принцип функционирования арматуры, которая используется для контроля давления рабочей среды, заключается в уменьшении пропускного отверстия. Оно происходит с помощью запорного механизма, приходящего в движение благодаря приводу клапана. В результате объем транспортируемых продуктов уменьшается, а уровень давления падает.
При выборе арматуры, которая регулирует перемещение рабочей среды по трубам, нужно обращать внимание на следующие параметры оборудования:
- условный диаметр прохода;
- рабочее и пробное давление;
- пропускную способность.
К важным параметрам регулирующей арматуры относятся материалы, которые необходимы для изготовления оборудования, а также вид привода.
Материалы
Для изготовления клапанов применяются различные материалы: серый литейный или ковкий чугун, бронза, углеродистая или нержавеющая сталь и сплавы на основе никеля, такие, как монель и инконель. Эти материалы различаются по стоимости, диапазону рабочих температур и коррозионной стойкости и перечислены в порядке возрастания стоимости. Серый чугун пригоден для большинства не очень ответственных приложений, особенно в водопроводах. Бронза обладает высокой коррозионной стойкостью и применяется для коррозионно-активных сред. Углеродистая сталь прочна и может использоваться при высоких давлениях. Хромомолибденовая сталь отличается жаропрочностью и применяется при высоких температурах (порядка 600° С), например на теплоцентралях. Нержавеющая сталь и сплавы никеля обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем бронза, и высокой жаропрочностью.
Клапаны из этих материалов используются при давлениях от менее 0,5 МПа (городские системы водоснабжения) до 70 МПа (гидроприводы). Рабочая температура может изменяться в диапазоне от –255° С (жидкий водород) до 800° С (газовые турбины). Дешевые материалы типа серого чугуна иногда покрывают эпоксидной смолой для защиты от коррозии.
Внутренние части клапана могут быть выполнены из тех же материалов, что и корпус, но используются также пластмассы, резина и упрочняющие покрытия. В качестве уплотняющих материалов, герметизирующих седло, шток и затвор, обычно применяют хлопок, тефлон, резину или графит в зависимости от вида рабочей среды и температуры. Уплотняющие материалы должны обеспечивать хорошую герметизацию и в то же время низкое трение для обеспечения свободного перемещения штока.
Запорно-регулирующие клапаны
Покупатели часто делают свой выбор в пользу этого клапана. Этому есть разумное объяснение. Клапан выполняет несколько опций и может использоваться в бытовых условиях и промышленности. Его работа заключается в управлении потоком или полным его отключением, а также смешивание среды при необходимости.
Основные виды
Исходя из конструктивных особенностей и внутреннего устройства различают:
- Седельные клапаны. Рассчитаны на применение в системах с высоким давлением, поэтому обычно используются в промышленных отраслях, на крупных магистралях.
- Шаровые устройства. Отличается наличием затвора в виде небольшого шара. При поворачивании он уменьшает или полностью закрывает проход.
- Клиновая арматура. Характеризуется наличием клина, который выполняет роль затвора. Когда он опущен, сечение полностью перекрыто, а поэтому жидкость или газ не могут двигаться. При поднятом положении клина среда проходит через арматуру беспрепятственно.
- Поворотно-дисковые клапаны. Устройство имеет диск, который вращается при смещении регулировочного вентиля. Механизм работы довольно простой. При расположении диска перпендикулярно потоку, проход для него закрыт. При параллельном расположении проблем с движением потока не возникает.
В системах отопления, помимо шаровых кранов, которые позволяют регулировать движение оттока, часто применяются обратные клапаны. Они легко пропускают поток в одном направлении, но при этом препятствуют движению жидкости в обратном направлении. Это их главная особенность.
Запорно-регулирующие клапаны часто наделены пневматическим или электрическим приводом. Благодаря таким особенностям конструкции, происходит быстрое срабатывание в случае прорыва или других непредвиденных ситуациях, когда происходит утечка жидкости или газа.
Бывают двухходовыми и трехходовыми. Первые регулируют и перекрывают поток, вторые дополнительно могут смешивать или разделять потоки. В отдельных ситуациях целесообразно применение одноходовых устройств. Они имеют один патрубок для подключения и обычно больше выполняют роль запора, предохранителя.
Выбираем запорно-регулирующий клапан
Чтобы правильно выбрать элементы регулирующей арматуры, в частности запорно-регулируемый клапан, необходимо комплексно подходить к поставленной задаче. При подборе необходимо обращать моменты на следующие моменты:
Учитывайте, с какого материала изготовлен корпус, так как от этого зависят его эксплуатационные возможности. Обращайте внимание и на материалы комплектующих: уплотнителей, крепежных элементов, штока и др. Только качественные уплотнительные прокладки способны обеспечить герметичность трубопровода. Учитывайте назначение устройства – для газа, воды или других жидкостных сред.
От этого момента зависят параметры и возможности клапана. Уточните тип присоединения. Встречаются модели с муфтовым, фланцевым, резьбовым и приварным типом подключения.
Большинство клапанов рассчитаны на большой диапазон температур и давления, но все же стоит уточнить параметры устройства при покупке.
Если требуется запорно-регулирующий клапан для агрессивной среды, особенно важно тщательно подойти к выбору. Дело в том, что к таким устройствам выдвигаются особые требования.
Если сложно разобраться в особенностях разных моделях и их параметрах, обратитесь за помощью к нашим специалистам. Огромный опыт помогает им легко решить проблему клиента вне зависимости от поставленных целей.
Классификация и сфера применения клапанов
Регулирующий клапан является наиболее распространенным типом арматуры для изменения давления циркулирующей по трубопроводу среды. Такие конструкции используются в промышленных и бытовых системах водоснабжения, газоснабжения и магистралях дли транспортировки нефти и газа.
Также существует клапан запорно-регулирующий, который позволяет не только изменять расход подачи, но и полностью перекрывать циркуляцию среды. В такой арматуре в качестве запорного механизма применяется плунжер, профильная часть которого при перемещении изменяет сечение проходного отверстия, а при полном контакте с седлом, за счет уплотнительных поверхностей, обеспечивает герметичность отсечения.
Регулировочный клапан может изготавливаться из нержавеющей стали, чугуна, высоколегированных сплавов либо латуни. Выбор материалов непосредственно зависит от типа рабочей среды, с которой будет контактировать арматура.
Клапан с ручным приводом
Ранее на рынок поставлялись исключительно клапаны с ручным приводом, управление которыми осуществлялось за счет вращения штурвала. Такие конструкции, ввиду необходимости прикладывания значительных усилий, не использовались на трубопроводах больших диаметров (свыше 150 мм).
В современной практике такие конструкции используются в бытовой сфере, тогда как в промышленности широкое распространение получили аналоги с автоматическим управлением. Автоматический клапан регулятор комплектуется датчиками, которые фиксируют уровень давления в системе, и в соответствии с заданным алгоритмом действий изменяют расход рабочей среды посредством перемещения затвора электрическим, гидравлическим либо пневмоприводом.
В зависимости от формы корпуса клапаны делятся на следующие типы:
- проходные — не меняют направление движения рабочей среды, монтируются на прямых участках трубопровода;
- угловые — изменяют направление трубопровода на 90;
- трехходовые — корпус укомплектован тремя патрубками (2 — входные, 1 — подающий), используются для смешивания двух видов рабочей среды в один поток.
Угловой клапан с электроприводом фланцевого типа
Также классификация выполняется по способу фиксации клапанов на трубопроводе, согласно которому арматура может быть приварной, фланцевой, муфтовой либо штуцерной. В бытовой эксплуатации наиболее распространены муфтовые конструкции, стыкующиеся с трубами посредством резьбового соединения, в промышленности — фланцевая (соединяется болтами и гайками через специальную закладную пластину) и приварная арматура.
Особенности конструкции и принцип действия
В качестве примера рассмотрим клапан регулирующий фланцевый проходного типа, конструкция которого приведена на изображении.
Конструкция регулирующего клапана
На схеме представлены следующие узлы компоновки:
- В — корпус клапана;
- F — фланцы, посредством которых арматура фиксируется на трубопроводе;
- Р — уплотнительный блок, обеспечивающий герметичность клапана и предотвращающий выход транспортируемой среды за пределы его корпуса;
- S — шток, соединяющий привод арматуры с затворным механизмом;
- Т — плунжер, выступающий в качестве запорного узла;
- V — пропускное отверстие (седло), в которое при регулировке давления входит запорный плунжер.
Принцип работы арматуры достаточно прост — шток передает исходящее от привода усилие на плунжер, который опускается и изменяет сечение пропускного отверстия, вследствие чего уменьшается объем проходящей через клапан жидкости либо газа. Это приводит к падению уровня давления в трубопроводе и росту скорости перемещения рабочей среды. Если плунжер полностью перекрывает пропускное отверстие давление в системе стает нулевым, при условии полной герметичности контактирующих узлов.
Источник:
