Все о клапанах: конструкция, виды, отличия и как правильно подобрать

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.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий

Adblock
detector