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

Регулирующий клапан.

Этот клапан похож на редукционный. Регулирующий клапан имеет специальный привод, обычно пневматический или электрический, подключенный к автоматическому регулятору. Блок управления представляет собой устройство, которое измеряет расход жидкости, температуру или давление и сравнивает их с требуемым уровнем. Блок управления выдает команду, по которой устанавливается нужное положение рабочего органа. Движение рабочего органа в регулирующих клапанах может быть поступательным или вращательным; конструктивно они чаще всего бывают вентильного или дроссельного типа. Регулирующие клапаны широко применяются для регулирования давления или расхода жидкости. Такой клапан редко бывает полностью закрытым или открытым. В регулирующем клапане происходит дросселирование потока, которое сопровождается падением давления. В связи с этим такой клапан должен иметь высокую стойкость к эрозионному воздействию потока жидкости. Падение давления может приводить к возникновению кавитации в жидкости и шума в потоках газа или пара (см. КАВИТАЦИЯ). Разработаны специальные конструкции регулирующих клапанов с повышенной кавитационной стойкостью и пониженным шумом. Регулирующие клапаны работают в более неблагоприятных условиях, чем большинство клапанов других типов.

Дренажно-предохранительные клапаны.

Предохранительные и дренажные клапаны устройства для автоматического снижения давления в замкнутых сосудах, когда оно достигает опасного предела. Эти клапаны используются в самых разнообразных технических устройствах от кофеварок, кастрюль-скороварок и бойлерных систем отопления до электростанций, где давление достигает 30 МПа, и силовых гидравлических систем, в которых давление может достигать 70 МПа. Между предохранительными и дренажными клапанами имеется определенное различие. Предохранительный клапан представляет собой специальный тип дренажного клапана с пружиной, который предназначен для мгновенного открытия, чтобы выпустить сразу большое количество пара или газа, а затем снова резко закрыться. Дренажные клапаны используются для связи с атмосферой в системах с жидкостью, а предохранительные в газовых и паровых системах высокого давления.

Дренажный клапан приоткрывается, когда давление в сосуде достигает установленного (невысокого) значения, и медленно увеличивает выпуск жидкости при возрастании давления. Дренажный клапан обычно используется там, где нежелательно или нет необходимости выпускать большие объемы рабочего тела.

Задвижка.

Задвижки (шиберы) обычно используются в промышленных трубопроводных системах, когда клапан должен быть либо полностью закрыт, либо полностью открыт. Такой клапан называется запорным. Когда клапан открыт, поток проходит, практически не встречая сопротивления. В шиберах заслонка опускается в направляющих. В двухседельных задвижках с клином диски прижимаются к седлам за счет их расклинивания при перемещении штока. В задвижках с вращением штока нижний конец штока ввинчен в заслонку; вращение штока вызывает подъем и опускание заслонки. В клапанах с подъемным штоком, которые в открытом положении занимают больше места, верхняя часть штока имеет резьбу, а маховичок гайку с упорными кольцами. Гайка перемещает шток при вращении маховичка.

Рекомендации по выбору вентиля

В силу того, что фланцевые вентили широко распространены, к их подбору следует подходить крайне внимательно и скрупулезно. Если устройство будет выбрано неверно, есть вероятность того, что оно в скором времени выйдет из строя. При покупке инструмента следует учитывать несколько ключевых параметров:

• материал, из которого выполнен корпус;
• тип корпуса;
• разновидность приводного механизма.

Вентили, корпус которых выполнен из стали, отличаются износоустойчивость и прочностью, но устанавливать их рекомендуется на трубопроводах, по которым транспортируется пар, газ, нефтепродукты или вода. Преимущество легированной стали заключается в том, что она способна выдерживать низкие температуры окружающей среды, достигающие 60 градусов ниже нуля.

У клапанов из нержавейки высокая устойчивость к образованию коррозии, а также стойкость к агрессивным химическим элементам. Фланцевые вентили из нержавейки широко используются в сфере пищевой промышленности, поскольку здесь необходимо соблюдать высокую чистоту среды, которая транспортируется по трубопроводу. У чугунных деталей низкая устойчивость к воздействию окружающих факторов, а также они отличаются хрупкостью и солидной удельной массой. На системах водоснабжения рекомендуется устанавливать именно такие механизмы.

При покупке запорного клапана нужно учитывать конструкцию его корпуса, которая может быть цельносварной или разборной. От конструкции будут зависеть размеры детали и возможность осуществлять тот или иной тип ремонтных работ. У цельносварных запчастей цельный корпус, не предусматривающий возможности проводить ревизионные мероприятия, поэтому устанавливать такой вентиль следует на тех участках, где регулировка потока среды происходит крайне редко

Такая мера предосторожности необходима для того, чтобы продлить срок эксплуатации устройства

Конструкция разборных вентилей состоит из отдельных запчастей, которые при необходимости можно заменить, если любая из них станет непригодной. Именно благодаря тому, что клапан разбирается, с его помощью можно проводить любой вид ремонтных работ, но такой инструмент отличается высокой стоимостью.

В зависимости от того, какими будут особенности технологического процесса, можно подобрать фланцевый вентиль с подходящим механизмом управления. Самым простым приводным механизмом фланцевой арматуры является ручка, с помощью которой кран переводят в открытый или закрытый режим. При выборе клапана для регулировки потока густых веществ следует учитывать то, что ручка должна быть крепкой и выполненной из прочных материалов.

Еще одним распространенным типом приводного механизма является редуктор, который нужно устанавливать на трубах, если их сечение составляет более 300 мм. Шток приводят в движение с помощью маховика, который начинает вращаться при переключении тумблера. Автоматические приборы представлены пневмоприводными и электрическими системами регулировки, с помощью которых можно управлять вентилем даже на расстоянии. Такие устройства способствуют максимально эффективному регулированию всех технических процессов.

Защитные устройства пневматических приводов

Многоконтурные тормозные приводы характеризуются автономностью каждого контура, что проявляется в сохранении их работоспособности при разгерметизации или выходе из строя одного или нескольких контуров, входящих в привод.
В пневматических многоконтурных приводах автономность контуров осуществляется посредством защитных клапанов – тройного, двойного и одинарного.

***

Двойной защитный клапан

Двойной защитный клапан (рис. 1, а) служит для распределения поступающего из компрессора сжатого воздуха по двум контурам и поддержания давления в одном контуре при повреждении другого. Сжатый воздух из компрессора, пройдя регулятор давления и предохранитель от замерзания, поступает в центральную полость и, отжав два плоских клапана, через вывод проходит в контур вспомогательной тормозной системы, и одновременно, через другой вывод – в контур стояночной и запасной систем тягача и прицепа.

Если в одном из контуров, например, соединенным с правым выводом, произошла утечка воздуха, то центральный поршень вместе с правым пластинчатым клапаном под действием давления воздуха в левом выводе переместится вправо и прижмется к к упорному поршню (клапан при этом остается закрытым).
Как только давление в центральной полости будет больше усилия пружины первого упорно поршня, правый пластинчатый клапан отойдет от центрального поршня и избыточный воздух выйдет в негерметичный контур.
То же самое произойдет в случае повышенного расхода воздуха в одном из контуров. При повреждении одного из контуров двойной защитный клапан поддерживает в другом контуре давление 0,52…0,54 МПа.

***

Тройной защитный клапан

Тройной защитный клапан (рис. 1, в) распределяет воздух, поступающий из компрессора, по трем автономным контурам и, при повреждении одного из них, сохраняет давление в исправных контурах.

Сжатый воздух из компрессора поступает в левую и правую полости и при возрастании давления до 0,52 МПа открывает левый и правый клапаны, преодолевая сопротивление своих пружин. Прогибая левую и правую мембраны, сжатый воздух поступает через выводы в контуры рабочих тормозных механизмов колес переднего моста и прицепа, а также колес задней тележки и прицепа.
В то же время сжатый воздух открывает левый и правый перепускные клапаны, поступает в центральную полость и при давлении 0,51 МПа, открыв центральный клапан, проходит через вывод в контур системы растормаживания.

При разгерметизации одного из контуров давление в связанной с ним полости защитного клапана уменьшится и под действием пружины клапан поврежденного контура закроется.

Если разгерметизируется питающая магистраль, идущая от компрессора, то все клапаны закроются под действием своих пружин и в контурах сохранится имеющееся в них давление.

***

Одинарный защитный клапан

Одинарный защитный клапан (рис. 2) служит для соединения двух контуров тормозной системы и обеспечения их независимо работы. В его функции входит сохранение давления в ресивере тягача при аварийном падении давления в магистрали прицепа, и предохранения прицепа от самопроизвольного затормаживания при внезапном падении давления в ресивере тягача.

При давлении 0,55 МПа сжатый воздух, поступающий через входной канал, преодолевая сопротивление возвратной пружины поршня, поднимает мембрану и проходит в выходной канал, а оттуда через обратный клапан поступает в питающую магистраль прицепа.

При падении давления в входном канале ниже 0,545 МПа возвратная пружина поршня возвращает мембрану на место. Обратный клапан не позволяет сжатому воздуху из питающей магистрали попасть в выходной канал под мембрану.

***

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

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. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ; МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

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.

ПРИВОДЫ

Клапаны обычно имеют тот или иной привод. Простейшим приводом является маховичок линейного клапана или рычаг поворотного. Для вращения маховичка могут быть использованы специальные устройства, например зубчатая передача. Часто применяются силовые гидро- или пневмоприводы. Такие приводы могут развивать значительные усилия, необходимые для перемещения штока клапанов, работающих в системах с высоким давлением либо расположенных в удаленных местах, а также для управления работой нескольких клапанов с одного пульта. В приводах мембранных клапанов с пружиной обычно используется сжатый воздух. Сжатый воздух перемещает мембрану со штоком в одном направлении, а пружина в противоположном. В качестве приводов часто используются также электродвигатели. См. также СЕРВОМЕХАНИЗМ; АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ.

Подлесный Н.И., Рубанов В.Г. Элементы системы автоматического управления и контроля. Киев, 1982

Клапанами называются конструкции трубопроводной арматуры с затвором в виде плоской или конусной тарелки, перемещающимся возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности седла корпуса. К клапанам относят также конструкции арматуры (поворотные клапаны), в которых затвор в виде тарелки совершает движение по дуге. Дуга, описываемая центром затвора, касательна к оси седла, центр дуги находится вне отверстия седла, а ось поворота затвора перпендикулярна к оси потока среды.

Популярные модели фланцевого вентиля

На сегодняшний день существует несколько разновидностей запорного вентиля. Все зависит от того, какой метод используется для того, чтобы перекрывать рабочую среду. К перечню популярных моделей относятся следующие механизмы:

1. винтовые;
2. шиберные;
3. шаровые;
4. пробковые.

У винтовых деталей подвижный клапан крепится с помощью резьбового соединения. Его необходимо прижимать к седлу, которое расположено в главном цилиндре вентиля. Сальниковая набивка представлена уплотняющей шайбой, обеспечивающей герметичность устройства.

К специфическим недостаткам механизма можно отнести то, что он пропускает воду только в одном направлении, а его резиновые или паронитовые трубки периодически изнашиваются, и их нужно менять. При попадании в цилиндр песка или окалины прокладки могут быть полностью или частично разрушены.

Конструкция шиберных вентилей очень схожа с задвижкой, поскольку их резьбовой шток способствует тому, что происходит спуск конического клапана между двух зеркал. Вместо сальниковой набивки можно устанавливать уплотнители из резины или полимерной глины, которые отличаются сроком эксплуатации на протяжении длительного периода времени.

Для изготовления шаровых фланцевых арматур используется латунь или нержавейка, а конструкция представляет собой шар со сквозными отверстиями. Поворот рукоятки обеспечивает вращение шара, находящегося в цилиндре вентиля, а его фиксация осуществляется с помощью пары кольцевых седел, выполненных из тефлона или фторопласта. Для герметизации рекомендуется использовать такой же материал.

Поток жидкости в пробковых фланцевых задвижках перекрывается с помощью конической пробки, оснащенной сквозным отверстием. К типичным проблемам таких устройств относится то, что набивку сальника нужно периодически менять.

описание моделей и стальных конструкций клапана

Вентиль запорный фланцевый предназначен для того, чтобы перекрывать поток жидкости в системе трубопровода. Также, благодаря дополнительным техническим характеристикам, с помощью данной конструкции регулируются объемы воды и скорость, с которой жидкость перемещается по трубам. Надежная и удобная конструкция запорного вентиля сделала его популярным на рынке.

Популярные модели фланцевого вентиля

На сегодняшний день существует несколько разновидностей запорного вентиля. Все зависит от того, какой метод используется для того, чтобы перекрывать рабочую среду. К перечню популярных моделей относятся следующие механизмы:

1. винтовые;
2. шиберные;
3. шаровые;
4. пробковые.

У винтовых деталей подвижный клапан крепится с помощью резьбового соединения. Его необходимо прижимать к седлу, которое расположено в главном цилиндре вентиля. Сальниковая набивка представлена уплотняющей шайбой, обеспечивающей герметичность устройства.

К специфическим недостаткам механизма можно отнести то, что он пропускает воду только в одном направлении, а его резиновые или паронитовые трубки периодически изнашиваются, и их нужно менять. При попадании в цилиндр песка или окалины прокладки могут быть полностью или частично разрушены.

Конструкция шиберных вентилей очень схожа с задвижкой, поскольку их резьбовой шток способствует тому, что происходит спуск конического клапана между двух зеркал. Вместо сальниковой набивки можно устанавливать уплотнители из резины или полимерной глины, которые отличаются сроком эксплуатации на протяжении длительного периода времени.

Для изготовления шаровых фланцевых арматур используется латунь или нержавейка, а конструкция представляет собой шар со сквозными отверстиями. Поворот рукоятки обеспечивает вращение шара, находящегося в цилиндре вентиля, а его фиксация осуществляется с помощью пары кольцевых седел, выполненных из тефлона или фторопласта. Для герметизации рекомендуется использовать такой же материал.

Поток жидкости в пробковых фланцевых задвижках перекрывается с помощью конической пробки, оснащенной сквозным отверстием. К типичным проблемам таких устройств относится то, что набивку сальника нужно периодически менять.

Если у вентиля большой размер, то для того, чтобы повернуть пробку, следует приложить немалые усилия.

Особенности и разновидности устройства

Перед тем, как приобрести фланцевую арматуру, необходимо ознакомиться с особенностями его конструкции, а также с информацией касательно того, из какого материала выполнена деталь. В промышленных целях зачастую используют механизмы, которые сделаны из чугуна или стали, а для бытовых нужд рекомендуется отдавать предпочтение бронзовым или латунным изделиям.

Стальные конструкции устанавливают в системах трубопроводов для отвода пара и жидкости. Кроме этого, рабочая среда может быть представлена такими элементами:

• сжиженный или природный газ;
• аммиак;
• углекислота;
• различные корродирующие вещества.

К существенному плюсу механизма из стали можно отнести небольшую массу, которой не могут похвастаться изделия из чугуна. Благодаря таким преимуществам требования к техническим параметрам системы трубопровода упрощаются в несколько раз, поскольку нет необходимости использовать в процессе монтажа дополнительные элементы и специальную арматуру. Для того чтобы изготовить стальной фланцевый клапан, следует использовать нержавеющую сталь, а для корпуса нужно выбирать материал таких марок, как А25 и А30.

Впрочем, существуют технологии, позволяющие использовать металлы, в состав которых не входят легирующие компоненты. Стальной фланцевый клапан достигает 100 мм в диаметре, поэтому его можно устанавливать даже в трубопроводах, где большой расход жидкости.

Существует два типа корпуса такой конструкции: угловой и проходной. Если участки магистрали являются прямолинейными, то специалисты рекомендуют отдавать предпочтение проходным вентилям, но их минус представлен высоким гидравлическим сопротивлением. Угловой трубопроводный вентиль используется в местах, где трубы соединяются перпендикулярно друг с другом.

Специалисты выделяют отдельную группу фланцевых стальных вентилей, которые являются проходными и паровыми. Их установка требуется на тех трубопроводах, где рабочая среда транспортируется при температуре более 400 градусов Цельсия. Достоинством паровых фланцевых конструкций является то, что в них отсутствуют зоны застоя, а из недостатков можно выделить большую массу и размеры.

Задвижку фланцевую из латуни устанавливают на трубопроводах, по которым транспортируется парообразная и жидкая рабочая среда. Для производства уплотнительных колец используется паронит, а набивка сальника выполнена из асбеста. Латунный инструмент отличается ручным приводом, где в качестве рукоятки представлен маховик.

Еще одной разновидностью фланцевых задвижек являются чугунные конструкции, для изготовления которых производители используют серый или ковкий чугун. Запорные узлы представлены сложной конструкцией, состоящей из трех основных элементов:

1. золотника;
2. маховика с резьбовым штоком;
3. сальника.

Уникальность фланцевой арматуры из чугуна заключается в том, что все детали, из которых состоит запорный узел, выполнены из стали. Исключением являются только уплотнительные запчасти золотника у чугунных механизмов, на который устанавливается прокладка из резины или фторопласта.

Конструкция детали

Клапан запорный фланцевый необходим для того, чтобы перекрывать или регулировать поток жидкости при высоких показателях давления и температуры в трубопроводах небольшого диаметра. В качестве запорного элемента здесь представлен золотник, обеспечивающий высокую герметичность при нахождении в седле в закрытом положении.

Поток жидкости перекрывается за счет того, что золотник выполняет поступательные движения параллельно оси движения рабочей среды. Ручным маховиком или электроприводом осуществляется передача крутящего момента с помощью шпинделя, после чего он проходит через неподвижную ходовую гайку и преобразуется в поступательные движения золотника.

Ходовая резьба в процессе эксплуатации отличается свойствами самостоятельного торможения, а под воздействием высокого давления запорный орган может оставаться в любом промежуточном положении без самопроизвольных изменений. Клапаны фланцевых вентилей выступают в качестве запорной арматуры, которая обеспечивает высокую герметизацию в запорном элементе простой конструкции. Клапаны необходимы для того, чтобы перекрывать газообразную или жидкую среду, температура которой достигает 700 градусов выше нуля, а давление — до 300 МПа.

Принцип работы

Конструкция фланцевого вентиля может быть прямоточной, проходной или угловой. В прямоточных клапанах направление жидкости сохраняется, но шпиндель располагается наклонно к оси прохода, а не перпендикулярно. Конструкция прямоточных вентилей предназначена для уменьшения гидравлического сопротивления, а также для спрямления потока рабочей среды.

У проходных клапанов жидкость на входе и выходе направлена одинаково, но внутри главного цилиндра осуществляет два поворота на 90 градусов. С помощью таких клапанов перекрывается движение жидкостей, у которых высокие температурные показатели и давление. Чрезмерные нагрузки для проходных фланцевых вентилей не представляют никакой опасности, поскольку клапаны способствуют сохранению герметичности. Но внутри подобных конструкций нередко происходит высокое гидравлическое сопротивление, что приводит к тому, что в цилиндре появляются застойные зоны.

С помощью угловых клапанов осуществляется поворот потока жидкости на 90 градусов, а устанавливают их на тех участках, где трубопровод поворачивает. Если сравнивать такой клапан с проходными деталями, то они отличаются меньшим гидравлическим сопротивлением.

Рекомендации по выбору вентиля

В силу того, что фланцевые вентили широко распространены, к их подбору следует подходить крайне внимательно и скрупулезно. Если устройство будет выбрано неверно, есть вероятность того, что оно в скором времени выйдет из строя. При покупке инструмента следует учитывать несколько ключевых параметров:

• материал, из которого выполнен корпус;
• тип корпуса;
• разновидность приводного механизма.

Вентили, корпус которых выполнен из стали, отличаются износоустойчивость и прочностью, но устанавливать их рекомендуется на трубопроводах, по которым транспортируется пар, газ, нефтепродукты или вода. Преимущество легированной стали заключается в том, что она способна выдерживать низкие температуры окружающей среды, достигающие 60 градусов ниже нуля.

У клапанов из нержавейки высокая устойчивость к образованию коррозии, а также стойкость к агрессивным химическим элементам. Фланцевые вентили из нержавейки широко используются в сфере пищевой промышленности, поскольку здесь необходимо соблюдать высокую чистоту среды, которая транспортируется по трубопроводу. У чугунных деталей низкая устойчивость к воздействию окружающих факторов, а также они отличаются хрупкостью и солидной удельной массой. На системах водоснабжения рекомендуется устанавливать именно такие механизмы.

При покупке запорного клапана нужно учитывать конструкцию его корпуса, которая может быть цельносварной или разборной. От конструкции будут зависеть размеры детали и возможность осуществлять тот или иной тип ремонтных работ. У цельносварных запчастей цельный корпус, не предусматривающий возможности проводить ревизионные мероприятия, поэтому устанавливать такой вентиль следует на тех участках, где регулировка потока среды происходит крайне редко. Такая мера предосторожности необходима для того, чтобы продлить срок эксплуатации устройства.

Конструкция разборных вентилей состоит из отдельных запчастей, которые при необходимости можно заменить, если любая из них станет непригодной. Именно благодаря тому, что клапан разбирается, с его помощью можно проводить любой вид ремонтных работ, но такой инструмент отличается высокой стоимостью.

В зависимости от того, какими будут особенности технологического процесса, можно подобрать фланцевый вентиль с подходящим механизмом управления. Самым простым приводным механизмом фланцевой арматуры является ручка, с помощью которой кран переводят в открытый или закрытый режим. При выборе клапана для регулировки потока густых веществ следует учитывать то, что ручка должна быть крепкой и выполненной из прочных материалов.

Еще одним распространенным типом приводного механизма является редуктор, который нужно устанавливать на трубах, если их сечение составляет более 300 мм. Шток приводят в движение с помощью маховика, который начинает вращаться при переключении тумблера. Автоматические приборы представлены пневмоприводными и электрическими системами регулировки, с помощью которых можно управлять вентилем даже на расстоянии. Такие устройства способствуют максимально эффективному регулированию всех технических процессов.

Для исправный работы запорного фланцевого вентиля рекомендуется приобретать запчасти только у официальных и надежных поставщиков. В противном случае есть риск купить подделку, которая придет в негодность через короткий промежуток времени.

Регулирующий клапан — Википедия

Современный регулирующий клапан с электрическим приводом.

Регулирующий клапан — один из конструктивных видов регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи регулирующие клапаны осуществляют за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение^[1].  Материал изготовления регулирующих клапанов зависит напрямую от типа рабочей среды, с которой клапан будет иметь контакт.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются специальные приводы и управление с помощью промышленных микроконтроллеров по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Используются электрические, пневматические, гидравлические и электромагнитные приводы для регулирующих клапанов. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление^[2].

Проходной запорно-регулирующий клапан с электрическим приводом.

Также применяются запорно-регулирующие клапаны, с помощью этих устройств осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении «закрыто».

Для присоединения регулирующих клапанов к трубопроводам применяются все известные способы (фланцевый, муфтовый, штуцерный, цапковый, приваркой), но приварка к трубопроводу используется только для клапанов, изготовленных из сталей.

Большинство из регулирующих клапанов весьма схожи по конструкции с запорными клапанами, но есть и свои специфические виды.

По направлению потока рабочей среды регулирующие клапаны делятся на:

• проходные — такие клапаны устанавливаются на прямых участках трубопровода, в них направление потока рабочей среды не изменяется;
• угловые — меняют направление потока на 90°;
• трехходовые (смесительные) — имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу (два входных и один выходной) для смешивания двух потоков сред с различными параметрами в один. В сантехнике такое устройство имеет название смеситель.

Основные различия регулирующих клапанов заключаются в конструкциях регулирующих органов^[1][3].

На поясняющем рисунке справа изображен простейший проходной односедёльный регулирующий клапан в разрезе. Где:

• B — корпус арматуры;
• F — фланец для присоединения арматуры к трубопроводу.
• P — узел уплотнения, обеспечивающий герметичность арматуры по отношению к внешней среде;
• S — шток арматуры, передающий поступательное усилие от механизированного или ручного привода затвору, состоящему из плунжера и седла;
• T — плунжер, своим профилем определяет характеристику регулирования арматуры;
• V — седло арматуры, элемент, обеспечивающий посадку плунжера в крайнем закрытом положении.

Усилие от привода с помощью штока передается на затвор, состоящий из плунжера и седла. Плунжер перекрывает часть проходного сечения, что приводит к уменьшению расхода через клапан. Согласно закону Бернулли при этом увеличивается скорость потока среды, а статическое давление в трубе падает. При полном закрытии плунжер садится в седло, поток перекрывается, и, если затвор будет полностью герметичен, давление после клапана будет равно нулю^[1].

Односедёльные и двухседёльные[править | править код]

В седёльных клапанах подвижным элементом служит плунжер, который может быть игольчатым, стержневым или тарельчатым. Плунжер перемещается перпендикулярно оси потока среды через седло (или сёдла), изменяя проходное сечение. Наиболее часто встречаемые — двухседёльные клапаны, так как их затвор хорошо уравновешен, что позволяет их применять для непрерывного регулирования давления до 6,3 МПа в трубопроводах диаметром до 300 мм, при этом используя исполнительные механизмы меньшей мощности, чем односедёльные. Односедёльные клапаны применяются чаще всего для небольших диаметров прохода из-за своего неуравновешенного плунжера. Также преимущество двухседёльных клапанов состоит в том, что такой конструкцией гораздо легче обеспечить требуемую для запорно-регулирующей арматуры герметичность с помощью плунжера, имеющего специальный регулирующий профиль для контакта с одним седлом, а для посадки в другое седло — уплотнительную поверхность для более плотного контакта^[1][3].

Клеточные[править | править код]

Затвор клеточных клапанов выполняется в виде полого цилиндра, который перемещается внутри клетки, являющейся направляющим устройством и, одновременно, седлом в корпусе. В клетке имеются радиальные отверстия (перфорация), позволяющие регулировать расход среды. Ранее такие клапаны назывались поршневыми перфорированными. Клеточные клапаны за счёт своей конструкции позволяют снизить шум, вибрацию и кавитацию при работе арматуры^[1][3].

Мембранные[править | править код]

В клапанах этого типа используются встроенные или вынесенные мембранные пневмо- или гидроприводы. В случае встроенного привода расход рабочей среды напрямую изменяется за счёт перекрытия прохода в седле гибкой мембраной из резины, фторопласта или полиэтилена, на которую воздействует давление управляющей среды. Если привод вынесен, то перестановочное усилие передаётся через мембрану на опору штока клапана, а через него на регулирующий орган; когда давление управляющей среды сбрасывается, пружина возвращает мембрану в начальное положение. Чтобы усилия от среды и сила трения в направляющих и уплотнении не приводили к снижению точности работы клапана, в такой арматуре часто используются дополнительные устройства — позиционеры, контролирующие положение штока. Мембранные клапаны могут быть как одно-, так и двухседёльные. Основным достоинством таких клапанов является высокая герметичность подвижного соединения и коррозионная стойкость материалов, из которых изготавливаются мембраны, что позволяет обеспечить хорошую защиту внутренних поверхностей арматуры от воздействия рабочих сред, которые могут быть агрессивными^[1][3][2].

Золотниковые[править | править код]

В этих устройствах регулирование расхода среды происходит при повороте золотника на необходимый угол, в отличие от других клапанов с поступательным движением штока или мембраны. Такие клапаны применяются, как правило, в энергетике и имеют альтернативное название «регулирующий кран», так как по принципу действия принадлежат к кранам^[1][3].

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7} Поговорим об арматуре. Р.Ф.Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
2. ↑ ^{1 2} Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С.И.Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.
3. ↑ ^{1 2 3 4 5} Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д.Ф.Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.

Вентиль

Вентилем называют клапан, затвор которого перемещается при помощи резьбовой пары (ходовой гайки и шпинделя) и управление которым осуществляется вручную. Как и клапан, устройство позволяет перекрыть поток рабочей среды при помощи затвора, выполненного в форме плоской или конусной тарелки. Но в клапане перемещение затвора обеспечивается за счет поступательного движения шпинделя — элемента конструкции арматуры, осуществляющего передачу крутящего момента от исполнительного механизма (например, привода) к диску затвора. У такой конструкции есть существенный недостаток — необходимость использования дополнительных устройств для фиксации тарелки затвора. В вентиле эта конструкционная задача решена при помощи неподвижной ходовой гайки, которая прикреплена к крыше или бугелю вентиля, и в резьбу которой вкручивается шпиндель. Резьба обладает свойствами самоторможения, поэтому положение тарелки не изменяется под действием давления рабочей среды.

Устройство и принцип действия вентиля

Рабочий орган вентиля представляет собой затвор и седло. Седло — неподвижная часть, расположенная внутри корпуса арматуры, представляющая собой отверстие для прохода среды. При передаче движения от шпинделя к тарелке затвора, затвор начинает поступательное движение при закрытии вентиля и возвратное — при открытии. В положении «закрыто» тарелка затвора плотно прилегает к отверстию седла, перекрывая проход для рабочей среды. Чтобы обеспечить герметичность вентиля в закрытом положении, в конструкции вентиля используются уплотнительные поверхности. Рабочий орган вентиля располагается внутри его корпуса. От корпуса отходят два присоединительных патрубка, позволяющих подключить вентиль к трубопроводу.

Виды вентилей

Классифицировать вентили можно по следующим критериям:

• Назначение: запорный вентиль, запорно-регулирующий вентиль и специальный вентиль;
• Конструкция корпуса: проходной вентиль, угловой вентиль, прямоточный вентиль и смесительный вентиль;
• Материал изготовления: титан, чугун, бронза, сталь, цветные сплавы, латунь, а также неметаллические материалы;
• Тип герметизации: сильфонный вентиль и сальниковый вентиль.

Запорный и запорно-регулирующий вентиль характеризуются возвратно-поступательным движением запорного органа вдоль корпуса, которое обеспечивает перекрытие потока.

Запорно-регулирующие вентили посредством ручного или дистанционного управления регулируют расход среды путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжно зафиксированными промежуточными положениями.

Специальные вентили используются при повышенной температуре или в коррозийной среде. Вентили для коррозионных сред применяются при высоких давлениях и температурах рабочей среды свыше 150 °C.

Проходные вентили предназначены для прямолинейных трубопроводов. К недостаткам можно отнести: сравнительно высокое гидравлическое сопротивление, наличие зоны застоя, большие строительные размеры, сложность конструкции корпуса и довольно большой вес.

Угловые вентили применяются для соединения двух частей трубопровода, расположенных перпендикулярно друг другу или для монтажа на повороте. Особенностью угловых вентилей является то, что они могут эксплуатироваться при невысоких температурах рабочей среды и номинальном давлении до 6,4 МПа.

Прямоточные вентили отличаются сравнительно малым гидравлическим сопротивлением, компактностью конструкции, отсутствием зон застоя, а также большой длиной и относительно большим весом.

Смесительные вентили обеспечивают смешивание двух потоков жидкой среды с целью разжижения основной среды, стабилизации её температуры, поддержания качества и другое. Смешивание потоков происходит непосредственно в корпусе вентиля.

Сильфонные вентили предназначены для работы в средах, утечка которых в окружающую атмосферу недопустима. Среди преимуществ выделяются такие качества, как надежность уплотнительного элемента, а также полное исключение утечки рабочей среды.

Сальниковые вентили обладают рядом достоинств, среди которых простота конструкции, возможность смены или донабивки сальника, сравнительно низкая стоимость.

Достоинства и недостатки конструкции

Основное преимущество вентилей — отсутствие трения между тарелкой затвора и уплотнительными поверхностями, поскольку затвор движется перпендикулярно им. Это обеспечивает их более высокую по сравнению с задвижками надежность в эксплуатации. Кроме того, устройство отличается простотой конструкции и высокой степенью герметичности, в силу чего они получили широкое распространение в качестве запорной арматуры. Еще одно достоинство вентиля — малая строительная длина.

Область и особенности применения

Вентили чаще всего используются при небольших диаметрах прохода, начиная от 50 мм. Уже при диаметрах 200-250 мм вентили используются редко.

Для этой конструкции арматуры принципиальную роль играет ее положение при установке, поскольку при неправильной установке давление рабочей среды будет прижимать тарелку к седлу, из-за чего для открытия вентиля будут требоваться значительные усилия. Поэтому вентили устанавливаются так, чтобы движение рабочей среды шло навстречу тарелке затвора.

Чаще всего вентили устанавливаются на трубопровод при помощи фланцевого, муфтового или цапкового присоединения. Однако в энергетических установках используются вентили, которые ввариваются в трубопровод, для чего конструкция оснащается соответствующими патрубками.

разница в конструкции и функциях

Запорная арматура играет регулирующую и антиаварийную роль в работе трубопроводной системы. Основные ее элементы задвижка и вентиль имеют разницу в конструкции, принципе действия, при одинаковых эксплуатационных требованиях к ним. Знание этих отличий позволит установить такой элемент, который обеспечит наибольшую эффективность работы сети.

Запорная арматура

Что понимают под  вентилем

Вентиль – запорный элемент трубопровода, который может не только перекрывать поток рабочего вещества, но и регулировать его. Его конструкция позволяет устанавливать регулируемый поток: от максимального до полного его прекращения с рядом средних значений.

Конструктивные особенности в

Основные детали:

• Корпус. Чаще всего литой, но есть модели с разборными частями. Имеет два отверстия, через которые проходит жидкость, газ. Внутри устанавливается запорный механизм. Для монтирования в трубопроводную систему имеет две резьбы или отверстия под фланцевое крепление. Вентиль будет проходным, если эти патрубки крепления расположены с противоположных сторон. К категории углового относят вентиль со взаимно перпендикулярными осями.
• Запорное устройство. Запор – система клапана со шпинделем, которые соединены резьбой с направляющими. Клапан по форме затвора бывает игольчатым и тарельчатым.
• Маховик. Это выведенная наружу ручка вентиля, создающая нагрузку на резьбу. Вращение рукоятки опускает и поднимает клапан.

Уплотнители для качественного перекрытия используются в некоторых видах.. При открытии вентиля тарелка отрывается от седла.

Виды вентилей

Как правильно установить

Фитинг устанавливается так, чтобы поток рабочей среды изгибался под прямым углом дважды в двух параллельных плоскостях. В этом случае жидкость или газ подтекает под тарелку, чем создает давление на нее при режиме работы «закрыто» с бока седла. Это давление несколько помогает отрыву тарелки от седла при открытии вентиля.

Обратить внимание! Если направление потока противоположное, тогда при открытии его давление создаст дополнительную нагрузку на клапан и может сорвать шток.

Виды запорного устройства вентиля

По типу запора вентили классифицируют на

• Клапанные (вентильный кран). Имеет две перегородки, делящие корпус на две части. Перегородка может быть выполнена в виде конуса. Клапан как часть штока упирается в эластичную прокладку, контактирующую с седлом. Поворот резьбового соединения поднимает и опускает клапан. Такой вид вентиля рассчитан на поток высокого давления, прост в управлении, его запорное устройство при поломке легко заменяется. Недостатком считается быстрый износ резиновой прокладки.
• Шаровой или кран. Запирающее устройство выполнено в виде шара со сквозной прорезью. Размер прорези определяется необходимым потоком рабочей среды. Чтобы полностью перекрывать поток шар перемещают так, чтобы его прорезь была ориентирована перпендикулярно к потоку. Такой вентиль теряет свою регулирующую функцию.

Что понимают под задвижкой

Задвижка – запорный элемент трубопровода, у которого затвор перемещается перпендикулярно к оси потока рабочей среды. Имеет возможность только полностью перекрывать поток без функции регулирования.Блокирующий элемент задвижек перемещается вверх – «открыто», вниз – «закрыто».

Виды задвижек

Конструктивные особенности задвижек

Основные детали:

• Корпус. Изготавливается литьем.
• Запорный механизм. Имеет форму клина, который скрывается в верхней части седла в закрытом положении.
• Маховик. Имеет ручку с резьбой, соединенной с клином.

При повороте маховика, клин уходит вниз, попадает в нижнюю часть поверхности седла с резиновыми уплотнителями и перекрывает проходное отверстие. За счет постоянного трения клина об уплотнитель, последний быстро приходит в негодность.

Важно! Задвижку можно устанавливать независимо от направления потока в трубе, за счет перпендикулярной ориентации запорного механизма и полного отсутствия сопротивления движения смеси.

Задвижка в разрезе

Материал для изготовления запорной арматуры

Различают вентили и задвижки для установки в трубопроводах на внутренних (укрытых) и наружных участках. Распространенными являются запоры из латуни, бронзы, стали, в том числе и нержавеющей, чугуна. В последнее время распространение получили пластиковые вентили. При выборе запорной арматуры руководствуются такими факторами:

• Из латуни и бронзы изготовляют самые надежные, долговечные, функциональные устройства. Они подходят для любого типа рабочей смеси. Хорошо зарекомендовали себя вентили из этих материалов в системах отопления: из-за отсутствия накипи, нет потерь тепла. Главный недостаток – высокая стоимость, что не позволяет их применение для труб большого диаметра;
• Наружные участки трубопроводов, трубы большого диаметра оснащаются запорной арматурой их чугуна и стали. Эти материалы достаточно прочные, чтобы выдерживать нагрузочное высокое давление в магистрали, но при этом значительно дешевле аналогов из бронзы, латуни;
• Самый распространённый и оптимальный вариант в соотношении «цена-качество» для внутренних водо-, газо-, теплосетей – нержавейка. По своим эксплуатационным характеристикам вентили из нержавеющей стали подходят для установки на всех внутренних трубопроводных сетях, даже при высоком давлении. Но не рекомендуется перекрывать такими запорами трубы с горячими смесями. Внутри устройства со временем образуется накипь, что вызывает уменьшение пропуска жидкости;
• Бюджетный вариант – пластиковая запорная арматура. Не рекомендуется для использования в промышленных магистралях, на внешних участках систем индивидуального газо-, водоснабжения. Подходит для внутренних помещений. Устанавливается только на пластиковые трубы.

Латунный фитинг

Общие признаки запорной арматуры

Вентили и задвижки предназначены для остановки потока рабочей смеси в трубопроводах различного назначения. Они могут монтироваться на резьбу или фланец. Для трубопроводов с давлением 1,6 Мпа функциональным, долговечным считается резьбовое соединение. Промышленные инженерные системы с рабочим давлением более 10 Мпа из чугунных (стальных) элементов перекрываются запорной арматурой установленной на фланцы. Вентили из пластика навариваются особой сваркой.

Цена формируется из стоимости материала, особенностей конструкции, используемых дополнительных деталей.

Характерные отличия

В общем варианте основных отличий четыре:

• Вентиль имеет дополнительный функционал в виде регулирования потока жидкости, газа. Задвижка служит только для перекрытия трубы;
• Задвижки чаще применяются для труб большого диаметра, находящихся под высоким давлением, где у них за счет одностороннего давления заслонка очень плотно примыкает к седлу. Вентили в таких условиях быстрее и легче перекрывают трубопровод, но открытие затруднено. При сильном гидравлическом ударе может прийти в негодность запорный механизм;
• Задвижки быстрее выходят из строя, так как внутренние уплотнительные кольца седла изнашиваются;
• Блокирование подачи жидкости, газа в вентиле происходит в параллельной плоскости, а в задвижке – в перпендикулярной;
• Цена на вентили более высокая.

Участок магистрального трубопровода

Все виды запорной арматуры служат имеют свои особенности. Зная чем в конструкции отличается вентиль от задвижки, подбирается тот вариант, который обеспечит бесперебойную работу системы.

Вентиль запорный фланцевый: применение, виды и монтаж

Фланцевый вентиль представляет собой запорное устройство, которое позволяет перекрывать поток рабочей среды в трубопроводной системе, а также регулировать ее скорость и объемы транспортировки.

Наибольшее распространение вентиль получил в отопительных, водопроводных и газовых магистралях. Удобство использования и надежность обеспечивают фланцевым вентилям устойчивый спрос на рынке.

Принцип действия и сфера применения вентилей

Само слово «фланец» имеет немецкие корни, где flansch буквально обозначает плоскую металлическую пластину с отверстиями для закрепления на конце трубы. Пластина эта чаще всего имеет круглую форму, хотя иногда встречаются и квадратные изделия.

Материал изготовления, конструкция и прочие особенности во многом зависят от сферы применения вентиля, рабочего давления, температуры и иных факторов.

Корпус изделия представляет собой цельнометаллическое изделие, на краях которого имеются специальные выступы с отверстиями под болты. Литой корпус позволяет фланцевому вентилю эффективно противостоять гидроударам. Это делает подобные задвижки незаменимыми в трубопроводах высокого давления.

Запорный механизм имеет вид заслонки, которая способна частично или полностью перекрывать движение рабочей среды по трубопроводу. Задвижка функционирует наподобие гильотины, при перемещении изменяя размеры пропускного отверстия. Управление задвижкой осуществляется как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Классификация

Вентили принято классифицировать по нескольким признакам. Так, по механизму блокировки потока, перемещающегося по трубопроводу, существуют следующие разновидности:

• Винтовые. Клапан закрепляется на штоке, и имеет возможность перемещаться посредством резьбового соединения. За герметичность отвечает специальная уплотняющая шайба. Задвижка такого типа способна пропускать рабочую среду только в одном определенном направлении, а резиновые прокладки будут нуждаться в периодической замене. Кроме того, попадающие под клапан мелкие частицы песка или ржавчины способны легко нарушить герметичность устройства.
• Шиберные. Вентиль такого типа по принципу действия напоминает задвижку, в которой клапан конической формы перемещается вдоль пары зеркал посредством резьбового штока. Герметичность обеспечивает сальник, либо более долговечные прокладки из резины или полимеров.
• Шаровые. В корпус фланцевого вентиля помещается стальной либо латунный шар со сквозным отверстием. В момент поворота рукоятки шар проворачивается в теле вентиля, уменьшая, увеличивая, либо полностью перекрывая поток жидкости (газа). Шаровый элемент надежно фиксируется в вентиле парой кольцевых седел из тефлона или фторопласта.
• Пробковые. Поток рабочей среды перекрывается специальной пробкой конической формы, имеющей сквозное отверстие. В трубопроводах большого диаметра поворот такой пробки может потребовать больших механических усилий.

Другой важный критерий – материал изготовления вентиля. Для бытовых надобностей чаще всего используются латунные и бронзовые изделия. Для промышленных масштабов более подходящими считаются стальные или чугунные.

Стальной фланцевый вентиль

Находит применение в эксплуатации трубопроводных систем для пара, воды, сжиженного или природного газа и т.п. Это обусловлено устойчивостью стали к высоким показателям температуры и давления, которые в таких сетях зачастую доходят до +425 градусов и 6,3 МПа соответственно.

При высоких эксплуатационных характеристиках стальные изделия отличаются меньшим весом, что значительно упрощает схемы строящихся трубопроводов (не требуется применение дополнительных армирующих элементов).

Корпус детали чаще всего отливается из легированной стали (маркировка А20 и А25). Есть варианты и без легирующих примесей, но их на рынке значительно меньше. Диаметр прохода вентиля может достигать 100 мм, что позволяет успешно применять его на сетях с большими объемами трафика.

Для трубопроводов с температурой рабочей среды свыше +400 градусов выпускаются специальные паровые вентили. Их отличает повышенная прочность и надежность, в основном за счет увеличенного веса и габаритных размеров.

Латунный вентиль

Применяется на трубопроводных системах, использующихся для передачи жидких и парообразных рабочих сред. Уплотнительные кольца в таких изделиях преимущественно паронитовые, набивка сальника – асбестовая. Условный диаметр варьируется в диапазоне 15-50 мм, вес изделия – 0,25-1,58 кг.

 

Обратите внимание! Фланцевые вентили могут быть проходными и угловыми. Первые монтируются исключительно на прямолинейных участках трубопроводов, вторые – на перпендикулярных соединениях.

Чугунный вентиль

Применяется на трубопроводах диаметром 0,5-3 м. Корпус изделия выполняется из ковкого или серого сорта чугуна, а сам запорный механизм представляет по сути достаточно сложную инженерную конструкцию, состоящую из сальника, золотника и маховика. Большая часть внутренних элементов конструкции – стальные.

 

Это важно! Вентили из чугуна слабо подходят для низких температур. Так, при температуре -30 градусов для ковкого и -10 – для серого чугуна, их рекомендуется заменять на стальные аналоги.

Разновидности шпинделей

Все задвижки также подразделяются на две большие группы в зависимости от механизма движения шпинделя:

• Фланцевая задвижка с выдвижным шпинделем. Устройство функционирует за счет винтовых или поступательных движений шпинделя. Такой вариант вентиля одинаково подойдет для любых рабочих сред. Легкость обслуживания подобных устройств также причисляют к их несомненным достоинствам. Из недостатков стоит отметить значительную высоту задвижки, особенно в поднятом состоянии.
• Фланцевая задвижка с невыдвижным шпинделем. Затвор поднимается или опускается посредством вращения шпинделя непосредственно внутри устройства. Важное преимущество такого вида задвижек – компактные габариты, что позволяет использовать их в труднодоступных местах. Недостаток – ограничение выбора рабочих сред в пользу наименее агрессивных, поскольку воздействие осуществляется на весь механизм.

Достоинства и недостатки запорного вентиля

Как и любое механическое устройство, фланцевая задвижка имеет ряд достоинств и недостатков в сравнении в иными запорными механизмами.

Самое очевидное преимущество – возможность многократно монтировать и демонтировать вентиль. Процедура, впрочем, не из легких, поскольку предусматривает откручивание и закручивание огромного количества болтов.

Из положительных характеристик можно выделить:

• Высокую отказоустойчивость, связанную, в первую очередь, с простотой конструкции задвижки.
• Малые значения гидравлического сопротивления. Внутренние детали устройства практически не влияют на прохождение потока рабочей среды.
• Компактность изделий. Малая протяженность вентилей делает удобным их монтаж на коротких или неудобных участках трубопроводов.
• Универсальность. Фланцевые задвижки успешно применяются на трубопроводах любых типов и в любых, даже самых неблагоприятных, внешних условиях.

Отметим и некоторые недостатки, которые заставляют часть потребителей делать выбор в пользу других запорных устройств:

• Перекрытие рабочего потока может оказаться длительным (в зависимости от типа и размера вентиля) процессом. При ручном управлении этот недостаток становится еще более критичным.
• Уплотнительные детали, расположенные внутри корпуса изделия, имеют фиксированный срок службы, требуя своевременной замены.
• При малой протяженности фланцевая задвижка имеет сравнительно большую высоту.

Монтаж фланцевой задвижки

Процедура монтажа фланцевого вентиля считается достаточно простой, хотя и должна выполняться в определенной последовательности:

• На оба конца соединяемых труб посредством сварки монтируются стальные фланцы. Их размеры должны соответствовать габаритам фланцев на торцах вентиля.
• Трубы разводятся на определенное расстояние, в которое помещается монтируемый вентиль.
• Отверстия на фланцах трубы и задвижки совмещаются, после чего в них вставляются болты. Между фланцами задвижки и трубы помещаются уплотнительные кольца (полимерные или резиновые), после чего на болты накручиваются гайки.
• Завершающий этап – затягивание резьбовых соединений. Затягивание правильно осуществлять в таком порядке: каждая пара болт-гайка закручивается на 3-4 оборота, после чего переходим к следующей до полной фиксации всех точек соединения.

Предохранительный клапан — Википедия

Предохранительный клапан в дежурстве.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений^[1][2][3].

На поясняющем рисунке справа — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия^[2].

Классификация предохранительных клапанов[править | править код]

По принципу действия

• клапаны прямого действия — обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
• клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;

По характеру подъёма замыкающего органа

• клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
• клапаны двухпозиционного действия

По высоте подъёма замыкающего органа

• малоподъёмные
• среднеподъёмные
• полноподъёмные

По виду нагрузки на золотник

• грузовые или рычажно-грузовые
• пружинные
• рычажно-пружинные
• магнито-пружинные

Двухсёдельная конструкция.

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно^[4].

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более^[3]. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах^[4][5].

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

Пружинные клапаны[править | править код]

Хорошо видны рычаг и пружина.

В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается^[6].

Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС^[5][7].

Рычажно-грузовые клапаны[править | править код]

Конструкция рычажного-грузового клапана.

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах^[8].

Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана^[5].

Магнито-пружинные клапаны[править | править код]

В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.

Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов^[6][7].

Технические требования к предохранительным клапанам[править | править код]

Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:

• безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
• обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
• осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
• обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.

Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей^[2][8]

В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»

В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор^[5][8].

1. ↑ Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура.Справочное пособие. — Москва: ЛКИ, 2008. — С. 368. — ISBN 978 5 382 00409 9.
2. ↑ ^{1 2 3} Под общей редакцией С. И. Косых. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. — Ленинград: Машиностроение, 1982.
3. ↑ ^{1 2} Арматура трубопроводная.Термины и определения (неопр.). ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Дата обращения 10 июня 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
4. ↑ ^{1 2} А. И. Гошко. Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. — Москва: Мелго, 2007.
5. ↑ ^{1 2 3 4} Р. Ф. Усватов—Усыскин. Поговорим об арматуре. — Москва: Vitex, 2005.
6. ↑ ^{1 2} Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
7. ↑ ^{1 2} Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
8. ↑ ^{1 2 3} Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)